DE2657500C3

DE2657500C3 -

Info

Publication number: DE2657500C3
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: 1980-12-04
Also published as: SE7614487L; JPS5618095B2; FR2336670A1; US3988930A; CA1081498A; DE2657500A1; DE2657500B2; FR2336670B1; JPS5284786A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturmeß fühlersonde zur Überwachung der Innentemperalur eines in einem Mikrowellenherd zu garenden Nahrungsmittels gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Temperaturmeßfühlersonde ist in der DE-OS 25 07 175 beschrieben.

Für die Verwendung in Mikrowellenherden wurden elektrische Thermometersonden entwickelt, welche die Innentemperatur 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 07 176 beschrieben. Es sind nadelähnliche Sonden, welche in das Nahrungsmittel eingestochen werden und einen Temperaturmeßfühler, beispielsweise einen Thermistor, enthalten, der im Innern des Sondengehäuses in der Nähe des körperfernen Endes angebracht ist. Dabei wird die effektive elektrische Gesamtlänge der Sonde und des Kabels gemessen entlang dem Kabel und der Sonde von der Wand des Garraumes bis zum entfernten Sondenende, so gewählt, daß sie etwa (η λ/2) beträgt, wobei η eine ganze Zahl und λ die Wellenlänge der Mikrowellen ist, 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 gebackenen Kartoffeln, verwendet werden, dann tritt manchmal ein übermäßiges Garen der Nahrung in einem kegelförmigen Bereich unmittelbar benachbart zur Sonde (allgemein entlang der Länge der Sonde) auf. Dies ist vom Standpunkt des Aussehens der Nahrung

'5 nach dem Garen nachteilig. Weiterhin spricht die Temperaturmeßfühlersonde 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 erfolgt eine Anzeige dafür, daß die Nahrung fertig gegart ist, bevor alle anderen Bereiche in dem Nahrungsmittel vollständig bis zum erwünschten Grad gegart sind. Der Zustand, welcher ein übermäßiges

Garen der Nahrung in dem Bereich unmittelbar benachbart zur Sonde ergibt, wurde auch als »Einführungseffekt« bezeichnet, da das Kabe! und die Sonde anscheinend in dem Garraum vorhandene Mikrowellenenergie auffangen und diese Energie an der Sonde entlang in die Nahrung leiten.

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

Diese bildet eines der Probleme, auf deren Lösung die bekannten Anordnungen nach den vorstehend genannten Deutschen Offenlegungsschriften gerichtet sind. Wenn ein »Einspeisungseffekt« auftritt, dann mißt die Sonde möglicherweise die Temperatur genau; jedoch ist

die Temperatur des Nahrungsmittels, welche die Sonde mißt, nicht die Temperatur des gesamten Nahrungsmittels.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Temperaturmeßfühlersonde für die Nahrungsmittel in einem Mikrowellenherd zu schaffen, die für ein gleichförmiges Garen bei der eingestellten Temperatur sorgt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Reflektor für eine Abschirmung von außen an dem Verbindungskabel entlang fließender Mikrowellenenergie sorgt, so daß

dem Einstechbereich im Nahrungsmittel nicht mehr Energie zugeführt wird als den übrigen Nahrungsmittelleilen. Dadurch wird einerseits eine gleichförmige Erhitzung des Nahrungsmittels erzielt und andererseits mißt das Temperaturmeßelement auch die richtige, d. h.

die im größten Teil des Nahrungsmittels bestehende Temperatur. Das Abstandsstück gemäß der Erfindung verhindert dabei, daß der Reflektor ganz gegen das Nahrungsmittel geschoben werden kann, wodurch eine überhöhte Abschirmung und dadurch ein unvollständiges Garen bewirkt werden würde.

Der Ausdruck »Reflektor« beruht auf der bisher angenommenen Theorie, 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 zwar angenommen, daß diese Erklärung der Arbeitsweise richtig ist. Es wird jedoch nicht für ausgeschlossen gehalten, daß zu einem späteren Zeitpunkt andere Erklärungen für die Arbeitsweise der Temperaturmeßfühlersonde gemäß der Erfindung gefunden 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 Ausfühningsbeispielen näher erläutert

F i g. 1 ist eine perspektivische Vorderansicht 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 Erfirdung.

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

Fig.4 ist eine teilweise geschnittene Seilenansicht der Anordnung mit Griff und Reflektor ähnlich F i g. 3 und zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Tisch-Mirkowellenherd !0 mit einer Temperaturmeßfühlersonde 12 für das Nahrungsmittel. Der Herd 10 enthält einen Garraum 14, der durch Seitenwände 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 Steuerplatte 30 mit einem Einstellknopf 32 für die Temperatur.

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

Innerhalb des Garraums 14 ist ein flacher Behälter 34 gezeigt, der aus einem für Mikrowellen transparenten Materia! hergestellt ist, beispielsweise eine Schale aus hochwarmfestem Glas, und ein Nahrungsstück 36 enthält, das zur Veranschaulichung hier als ein Schinkenstück gezeigt ist. Das Nahrungsmittel 36 soll auf eine Innentemperatur von etwa 70°C gegart werden. Ein Teil der Sonde 12 wird in das Nahrungsmittel 36 eingestochen und ist mit 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 Innentemperatur des i>Nnkens die Temperatur erreicht, welche auf den. n-n.^eratureinstellknopf 32 eingestellt wurde.

F i g. 2 zeigt Einzelheiten der Sonde 12, die in F i g. 1 nur allgemein gezeigt ist. Die Sonde 12 enthält ein rohrförmiges elektrisch leitendes Gehäuse 42, das ein Temperaturmeßfühlerelement umschließt, beispielsweise einen Thermistor 44 (mit gestrichelten Linien gezeichnet), der sich im Innern des Gehäuses 42 nahe

40

45 dessen Spitze 46 befindet Obwohl ein rohrförmiges Sondengehäuse mit einem kreisförmigen Querschnitt gezeigt ist, können auch andere Querschnitte verwendet werden, beispielsweise quadratische oder sechseckige Querschnitte. Eine Thermistorzuieitung 48 ist elektrisch und thermisch mit 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.

Das flexible abgeschirmte 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 oder eine flexible, hohle, rohrförmige Kabelabschirmuisg und ein einziger durchgeführter Innenleiter, welcher jedoch nicht unbedingt axial zentriert sein muß.

Die andere Thermistorzuleitung 50 ist elektrisch mit dem Innenleiter 52 (in gestrichelten Linien dargestellt) des Kabels 38 an einem Ende desselben verbunden. Am gleichen 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 zui 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 der Temperaturmeßfühlersonde 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 zur Sondenspitze 46, etwa gleich (η λ/2) gemacht, wobei η eine ganze Zahl und λ die Wellenlänge der zum Garen des Nahrungsmittels verwendeten Mikrowellenenergie ist. Dadurch wird die Erhitzung der Sonde und des Kabels durch direkte Einwirkung der Mikrowellenenergie auf ein Minimum gebracht. Daher sollte zur Erzielung optimaler Ergebnisse die Länge vorzugsweise auf diese Weise gewählt werden.

Die Sonde 12 enthält weiterhin einen elektrisch leitenden Reflektor 58. der in einem vorgegebenen Abstand von der Sondenspitze 46 auf 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 Außendurchmesser des Reflektors 58 beträgt wenigstens 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 einmal mit dem Reflektordurchmesser und andererseits mit dem Abstand zwischen Reflektor und Nahrungsmittel. Der Abschirmungseffekt wächst mit größerem Reflektordurchmesser und mit kleinerem Abstand zwischen Reflektor und Nahrungsmittel. Da für eine bestimmte Sonde der Reflektordurchmesser festgelegt ist, gibt es einen Punkt, an dem der Abstand zwischen Reflektor und Nahrungsmittel für ein wirksames Arbeiten des Reflektors zu groß wird und ein übermäßig großer »Einspeisungseffekt« auftritt. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse wird ein größerer Abstand zwischen Reflektor und Nahrungsmittel nicht empfohlen. Dieser Punkt des empfohlenen maximalen Abstandes zwischen Reflektor und Nahrungsmittel

kann auch als kleinste empfohlene Einstechtiefe ausgedrückt werden, da bei weiterem Einstechen des Sondengehäuses 42 in das Nahrungsmittel 36 der Abstand zwischen Nahrungsmittel und Reflektor kleiner wird.

Um die kleinste empfohlene Einstechtiefe des Sondengehäuses 42 in das Nahrungsmittel 36 zu zeigen, ist an dem Gehäuse 42 eine Anzeigemarke 62 für die Mindesteinstechtiefe enthalten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Anzeigemarke 62 eine Vergrößerung des Durchmessers des Gehäuses 42, wobei der Teil des Gehäuses 42 mit dem größeren Durchmesser zwischen der Anzeigemarke 62 und dem Reflektor 58 liegt.

Der Refiekiordurchinesser und der Abstand zwischen dem Reflektor 58 und der Anzeigemarke 62 können für die empfohlene Mindesteinstechtiefe angenähert durch die folgende Formel ausgedrückt werden:

(Reflektordurchmesser) + (Abstand Reflektor-Anzeigemarke) = ³Λλ,

Dabei ist λ die Wellenlänge der zum Garen des Nahrungsmittels 36 in dem Herd 10 verwendeten Mikrowellenenergie.

Für eine Mikrowellenfrequenz von 2450 MHz ist die Wellenlänge λ etwa gleich 12,24 cm und die Größe V₄ λ ist dann etwa gleich 9,14 cm. Gemäß der vorstehenden Formel sollte bei einem geeigneten Reflektordurchmesser von etwa 40 mm der Abstand zwischen dem Reflektor 58 und der Anzeigemarke 62 für die Mindesteinstechtiefe etwa 50 mm betragen.

Für die gleiche Mikrowellenfrequenz wurde ein Abstand zwischen dem Reflektor 58 und der Sondenspitze 46 von etwa ⁷/g λ als geeignet ermittelt. Bei der Frequenz von 2450 MHz ist ⁷/₈ λ etwa gleich 11,2 cm.

Zusätzlich zu einem vorgeschlagenen maximalen Abstand zwischen Reflektor und Nahrungsmittel oder mit anderen Worten einer empfohlenen Mindesteinstechtiefe ergibt sich ein empfohlener Mindestabstand zwischen Reflektor und Nahrungsmittel. Wenn der Reflektor 58 zu nahe an der Oberfläche des Nahrungsmittels angebracht wird, dann ist der vom Reflektor 58 erzeugte Abschirmungseffekt zu stark. Es wird dabei nicht nur der »Einspeisungseffekt« beseitigt, sondern auch noch das normale Kochen im Bereich des Nahrungsmittels unmittelbar benachbart zum Sondengehäuse verhindert.

Deshalb enthält die Sonde 12 zusätzlich noch ein Abstandsstück 64, das benachbart zum Reflektor 58 befestigt ist und sich in Richtung der Sondenspitze 46 erstreckt. Das Abstandsstück 64 dient dabei zur Einstellung eines A.bstandes des Reflektors 58 zum Nahrungsmittel 36, wobei mindestens ein vorbestimmter Mindestabstand erzielt wird. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß F i g. 2 ist das Abstandsstück als ein Teil des Reflektors 58 ausgebildet und besteht aus dem gleichen leitenden Material.

Es wird nunmehr auf die Fig.3 und 4 eingegangen, welche alternative Formen des Handgriffs und des Reflektors zeigen. In den F i g. 3 und 4 ist der Reflektor 58 in eine Vertiefung in dem Griff 54 eingesetzt. Das Abstandsstück 64 nach F i g. 3 ist ein getrenntes Element benachbart zum Reflektor 58 und kann entweder aus einem dielektrischen oder aus einem leitenden Material bestehen. Das Abstandsstück 64 nach F i g. 4 ist als ein Teil des Reflektors 58 ausgebildet ähnlich dem Aufbau nach Fig.2. Wenn das Abstandsstück 64 aus Metall besteht, dann wird eine Form nach den Fig.2 und 4 gegenüber der Form ^ ch F i g. 3 bevorzugt, da diese

eine gute elektrische Verbindung zwischen dem

Abstandsstück 64 und dem Reflektor 58 gewährleisten.

Zur Erzielung bester Ergebnisse sollte die Länge fdes Abstandsstückes 64 in dem Bereich von etwa 3 mm bis 6 mm liegen. Der Durchmesser D des Abstandsstückes kann in dem Bereich von etwa 5 bis 13 mm liegen. Wenn der Durchmesser D zu klein ist, dann hält das Abstandsstück den Reflektor 58 nicht wirksam im Abstand von der Oberfläche des Nahrungsmittels 36. Wenn der Durchmesser D des Abslandstückes zu groß ist, dann beginnt das Abstandsstück 64 als Abschirmung oder Reflektor zu wirken.

Es ist ersichtlich, daß das Abstandsstück 64 und die Anzeigemarke 62 für die Mindesteinstechtiefe zusammenwirkend einen Bereich der Einstechtiefe für das Sondengehäuse 42 in das Nahrungsmittel 36 festlegen. Innerhalb dieses Bereiches werden die besten Garergebnisse erzielt.

Beim praktischem Gebrauch zum Garen wird das Sondengehäuse 42 in eine solche Lage in das Nahrungsmittel 36 eingeführt, daß die Außenfläche des Nahrungsmittels 36 zwischen der Anzeigenmarke 62 für die Mindesteinstechtiefe und der Anzeigenmarke für die maximale Einstechtiefe oder dem Abstandsstück 64 ücgi.

Es wird angenommen, daß ohne den Reflektor 58 Mikrowellenenergie vom Kabel 38 und vom Sondenge-Muse 42 aufgenommen wird und den Verlauf des Kabels 38 und des Sondengehäuses 42 folgt und dadurch in das Nahrungsmittel 36 benachbart zum Sondengehäuse 42 geleitet und dort konzentriert wird. Der Reflektor dient dazu, einen bestimmten Teil der Mikrowellenenergie entlang des Kabels 38 zu reflektieren in Richtung des Steckers 40, wodurch verhindert wird, daß ein übermäßig hoher Anteil der Mikrowellenenergie das Nahrungsmittel 36 erreicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Temperatarmeßfühlersonde zur 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 Temperaturmeßelement enthält, das im Innern des Gehäuses nahe seiner Spitze angeordnet ist, und mit einem flexiblen, abgeschirmten Kabel zur Verbindung des Temperaturmeßelementes mit einer Schaltungsanordnung, welche auf die durch thermische Einwirkung verursachten Änderungen in einer Betriebsgröße des Meßelementes anspricht, wobei die Kabeiabschirmung 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 Sondengehäuse (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 Nahrungsmittel (36) von wenigstens 3 bis 6 mm hält.

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Abstandsstückes (64) im Bereich von etwa 5 bis 13 mm (³At, bis V₂ZoIl) liegt.

3. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (64) aus elektrisch leitendem Material besteht.

4. Sonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (64) als Teil des Reflektors (58) ausgebildet ist.

5. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (64) aus dielektrischem Material besteht.