DE2744878B2

DE2744878B2 - Hochfrequenz-Ofen

Info

Publication number: DE2744878B2
Application number: DE2744878A
Authority: DE
Inventors: Kenji Satoh; Hajime Tachikawa; Mitsuru Watanabe
Original assignee: Hitachi Heating Appliances Co Ltd
Current assignee: Hitachi Heating Appliances Co Ltd
Priority date: 1976-10-06
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1979-06-07
Also published as: US4213023A; CA1081798A; SE7711145L; DE2744878C3; GB1544596A; DE2744878A1; SE423776B

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Ofen und insbesondere eine Steuervorrichtung für einen derartigen Hochfrequenz-Ofen, wie z. B. einen Mikrowellen-Ofen, zur automatischen und genauen

Steuerung der Erwärmung von Heizgut.

Gewöhnlich wird in einem Hochfrequenz-Ofen, in dem Hochfrequenz-Energie in eine Heizkammer zur Erwärmung des darin enthaltenen Heizgutes gespeist wird, die Heizzeit für das Heizgut vom Bediener mittels eines Zeitgebers (Schaltuhr) eingestellt. Da sich jedoch die zum Erwärmen des Heizgutes erforderliche Heizzeit mit der Art des Heizgutes, wie z. B. dessen Masse, Beschaffenheit (z. B. dessen Wassergehalt und Zusammensetzung) und Form sowie mit der Lage des Heizgutes in der Heizkammer und mit dem Betrag der Hochfrequenz-Energie ändert, ist zur genauen Einstellung der Heizzeit hochqualifiziertes Fachpersonal erforderlich. Durch ungenaue Einstellung des Zeitgebers werden daher oft überhitzte oder nicht ausreichend erwärmte Zustände des Heizgutes verursacht.

Um diesen Fehler auszuschließen, kann die Temperatur des Heizgutes zur automatischen Steuerung der Heizzeit indirekt erfaßt werden, indem die Temperatur der aus der Heizkammer strömenden Luft (im folgenden als Abluft-Temperatur bezeichnet) ermittelt und ein ermittelter Temperaturwert mit sinem festen Bezugswert verglichen wird.

Wenn jedoch dabei der kontunierliche Betrieb des Hochfrequenz-Ofens periodisch wiederholt wird, sieigt die Abluft-Temperatur am Beginn des Heizens für jede Periode mehr und mehr an, und damit wird die Abluft-Temperatur am Ende der Heizperiode schrittweise größer. Das Vergleichen der Abluft-Temperatur mit dem festen Bezugswert zur Ermittlung des Heizzeit-Endes führt also zu großen Fehlern in der Heiz-Steuerung. Auch wenn der Ofen nicht kontinuierlich betrieben wird, ist es schwierig, eine genaue Erwärmung für Heizgut unterschiedlicher Massen durchzuführen, da der Temperaturanstieg der Abluft von der Masse des Heizgutes abhängt.

Ein weiterer Nachteil dieses oben erläuterten Verfahrens, bei dem lediglich die Abluft-Temperatur ermittelt wird, liegt darin, daß diese von der Umgebungstemperatur abhängt, in der sich der Hochfrequenz-Ofen befindet, was eine fehlerhafte Steuerung verursacht. Um diese zu vermeiden, wird die Temperatur der in die Heizkammer strömenden Luft (im folgenden als Zuluft-Temperatur bezeichnet) zusätzlich zur Abluft-Temperatur am Luft-Einlaß der Heizkammer ermittelt, die Temperaturdiffeienz zwischen Zuluft und Abluft wird gemessen, um den Temperaturanstieg der Abluft während der Heizzeit zu ermitteln, und der Temperaturanstieg der Abluft wird mit einem festen Bezugswert verziehen, um indirekt die Heizgut-Temperatur zu erfassen, wodurch automatisch die Heizzeit gesteuert wird.

Das zuletzt beschriebene Verfahren wird weniger durch Schwankungen der Umgebungstemperatur als die zuerst erläuterte Methode beeinflußt und führt zu einer verbesserten Meßgenauigkeit der Temperatur des Heizgutes. Dennoch führt das zuletzt beschriebene Verfahren zu einer fehlerhaften Steuerung, wie bei der zuerst erläuterten Methode, wenn der Hochfrequenz-Ofen kontinuierlich periodisch betrieben wird und wenn die Masse des Heizgutes schwankt. Da darüber hinaus die Lagen eines Einlaß-Temperatur-Fühlers und eines Auslaß-Temperatur-Fühlers voneinander beabstandet sind, ist die Zuluft-Temperatur nicht immer gleich der Abluft-Temperatur, und diese anfängliche Temperaturdifferenz führt zu einem Fehler in der Steuerurg.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Hochfrequenz-Ofen anzugeben, der automatisch und genau die Heizzeit für das Heizgut steuern kanu, indem dar Temperaturanstieg der Abluft während des Heizens exakt ermittelt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei der Erfindung die Abluft-Temperatur unmittelbar vor oder unmittelbar nach Beginn der Erwärmung in einem Speicher gespeichert, der gespeicherte Anfangswert der Ab-Iuft-Temperatur wird mit einer Abluft-Temperatur während des folgenden Heizbetriebes verglichen, um einen Temperaturanstieg der Abluft: während dieses folgenden Heizbetriebes zu erfassen, und die Einspeisung von Hochfrequenz-Energie wird gesteuert, wenn der Temperaturanstieg der Abluft einen vorbestimmten Wert erreicht.

Vorzugsweise wird der voreingestellte Wert für den Temperaturanstieg der Abluft zur Steuerung der Einspeisimg der Hochfrequenz-Energie mit fortschreitender Heizzeit schrittweise erhöht.

Die Erfindung sieht also einen Hr-chfiequenz-Ofen vor, bei dem Hochfrequenz-Energie »n eine Heizkammer gespeist wird, die Heizgut enthält. Ein Temperaturfühler erfaßt entweder die Temperatur der Luft in der Heizkammer oder die Temperatur der aus der Heizkammer strömenden Luft, und ein Speicher speichert ehe erfaßte oder Ist-Lufttemperatur. Wenn die Differenz zwischen der erfaßten Lufttemperatur und der gespeicherten Temperatur einen vorgegebenen Wert erreicht, wird der Betrag der eingespeisten Hochfrequenz-Energie geändert. Eier vorgegebene Wert wird mit der Heizzeit geändert, um das Heizgut genauer zu erwärmen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Beispiel eines herkömmlichen Hochfrequenz-Ofens mit einer Heiz-Steuervorrichtung,

Fig. 2 Kurven zur Erläuterung der bei der Heiz-Steuerung mit dem Hochfrequenz-Ofen der Fig. 1 auftretenden Fehler,

Fig. 3 Kurven ähnlich wie in Fig. 2,

Fig. 4 ein weiteres Beispiel eines herkömmlichen Hochfrequenz-Ofens mit einer Heiz-Steuervorrichtung,

Fig. 5 Kurven zur Erläuterung der bei der Heiz-Steuerung mit dem Hochfrequenz-Ofen in Fig. 4 auftretenden Fehler,

Fig. 6 einen Hochfrequenz-Ofen mit einer Heiz-Steuervorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 7 Kurven zur Erläuterung der Vorteile des Ausfuhrungsbeispiels der Fig. 6,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Ofens,

Fig. 9 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispicls der Heiz-Steuervorrichtungen in den Ausführungsboispiei'en der Fig. 6 und 8,

Fig. 10 Kurven zur Erläuterung der Vorteile des Ofens nach den Fig. 8 und 9,

Fig. 11 Kurven zur Erläuterung der Vorteile des Ofens nach den Fig. 8 und 9,

Fig. 12 ein "egenüber Fig. 9 abgewandeltes Schaltbild,

Fig. 13 Kurven zur Erläuterung des Betriebs und der Vorteile des Ausführungsbeispiels nach dem Schaltbild der Fig. 12,

Fig. 14 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Heiz-Steuervorrichtung in den Ausführungsbeispielen der Fig. 6 und 8, und

Fig. 15 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungs-

beispiels der Heiz-Steuervorrichtung in den Ausführungsbeispielen der Fig. 6 und 8.

Bevor die Erfindung in Einzelheiten näher erläutert wird, sollen zu deren besserem Verständnis zunächst Heiz-Steuervorrichtungen der herkömmlichen Hochfrequenz-Öfen (vgl. oben) beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Hochfrequenz-Ofens mit einer Heiz-Steuervorrichtung. Diese herkömmliche Heiz-Steuerung beruht darauf, daß Heizgut 3 auf einer Unterlage 2 in einer Heizkammer 1 durch Aufnahme von Hochfrequenz-Energie erwärmt wird, die von einer Hochfrequenz-Schwingröhre 4 eingespeist wird, wobei die Temperatur der Luft in der Heizkammer 1 ansteigt, so daß die Abluft-Temperatur ebenfalls anwächst.

In Fig. 1 wird die Hochfrequenz-Schwingröhre 4 durch eine Stromquelle 6 angesteuert, um das Schwingen zu beginnen und um ihre Hochfrequenz-

nU3gatlgJt.llt.lgl^ III UIV I Il*I£.f\tlllllllt*I Λ. J.UI l—t nut

mung des Heizgutes 3 zu führen. Während des Heizens wird ein Belüftungs-Gebläse 7 für die Heizkammer 1 betrieben, so daß Außenluft über einen Einlaß 8 des Hochfrequenz-Ofens angesaugt wird, in die Heizkammer 1 über einen Einlaß 9 der Heizkammer 1 eintritt, um das Heizgut 3 verläuft, über einen Auslaß 10 der Heizkammer aus dieser abgesaugt wird und schließlich durch das Belüftungs-Gebläse 7 aus dem Hochfrequenz-Ofen entfernt wird. Während dieser Umwälzung wird die Temperatur der aus der Heizkammer 1 abgesaugten Luft durch einen Auslaß-Temperaturfühler 12 erfaßt, und ein erfaßtes oder Ist-Signal wird zu einem Steuerglied 13 gespeist. Wenn die Auslaß-Temperatur einen vorgegebenen Wert erreicht, schaltet das Steuerglied 13 die Stromquelle 6 ab, so daß die Hochfrequenz-Schwingröhre 4 das Schwingen unterbricht. Eine Tür 5 der Heizkammer dient zur Zufuhr und zur Abfuhr des Heizgutes 3. Wenn bei diesem Aufbau die Temperatur des Heizgutes ansteigt, wächst die Auslaß-Temperatur ebenfalls, und daher kann eine vorbestimmte Korrelation zwischen diesen Temperaturanstiegen erhalten werden. Aufgrund einer derartigen Korrelation zwischen der Auslaß-Temperatur und der Heizgut-Temperatur erlaubt das Erfassen der Auslaß-Temperatur eine automatische Heiz-Steuerung.

Diese herkömmliche Heiz-Steuerung hat jedoch die folgenden Nachteile:

(1) Wenn ein periodischer Betrieb des Hochfrequenz-Ofens periodisch wiederholt wird, tritt ein großer Steuerungsfehler auf.
Mit einem Mikrowellen-Ofen einer Hochfrequenz-Ausgangsleistung von 600 W werden 200 cm³ Wasser (Heizgut) dreimal kontinuierlich von ihrer Anfangstemperatur von 20° C auf die Siedetemperatur erwärmt (die Aufheizzeit beträgt 2 min und 35 s für jede Heizperiode; das während der vorhergehenden Heizperiode erwärmte Wasser wird durch frisches Wasser innerhalb 10 s ersetzt, und die anschließende Aufheizung wird fortgesetzt). Die in Fig. 2 dargestellten Temperaturanstieg-Kennlinien werden für die jeweiligen Auslaß-Temperatur-Kurven a,, a₂und a₃ erhalten. Wie aus Fig. 2 folgt, steigt die Auslaß-Temperatur am Beginn des Aufheizens schrittweise an, wenn das kontinuierliche Aufheizen wiederhoii wird. Dies beruht darauf, daß die Unterlage 2 und die Wände der Heizkammer eine erhöhte Temperatur während des vorhergehenden Aufheizens haben, und die vom Heizgut 3 erzeugte Heißluft füllt die Heizkammer 1. Auf diese Weise steigt bei einem periodischen kontinuierlichen Betrieb des Ofens die > Auslaß-Temperatur am Beginn des Aufheizens

an, so daß die Auslaß-Temperatur am Ende jeder Periode auch schrittweise ansteigt, wie dies durch T₁, T₂ und T_?inFig. 2 dargestellt ist. Beim obigen Versuch wird das Ende des Aufheizens

><> durch den Zeitpunkt festgelegt, in dem das Wasser zu sieden beginnt, und die Zeitdauer vom Beginn bis zum Ende des Aufheizens beträgt 2 min und 35 s. Wenn daher die Heiz-Steuerung so vorgegeben wird, daß das Aufheizen unterbro-

· chen wird, wenn die Auslaß-Temperatur einen

vorbestimmten Wert erreicht, z. B. den Wert T₁, dann wird die Aufheizung für die zweite Periode unvollständig. Das heißt, die Einspeisung von

UrvUFrMtnan^-CiwrnjA vwirrl iinlprhrnrhpn hf>-

-'" vor ein gewünschter oder Soll-Heizzustand erreicht ist. Zusätzlich wird vor der dritten Periode das Aufheizen unterbrochen, so daß diese verhindert wird.

(2) Eine unterschiedliche Masse des Heizgutes 3 führt zu einem großen Steuerungsfehler.
Fig. 3 zeigt den Anstieg der Auslaß-Temperatur in Abhängigkeit von der Wasser-Temperatur, ν jnn Wasser als Heizgut 3 verwendet wird. Als Parameter für die Masse des Wassers entspre- «I chen Kurven β, Z? und c jeweils 100 cm¹, 300 cm'

und 1000 cm'. Ein vorgegebener Wert der Auslaß-Temperatur wird so festgelegt, daß das Aufheizen in einem Zeitpunkt abgeschlossen wird, in dem 100 cm' Wasser auf 100° C aufgeheizt γ. wird. Wegen der Abhängigkeit des Gradienten

des Anstiegs der Auslaß-Temperatur bezüglich der Wasser-Temperatur von der Masse des Wassers ist das Aufheizen, das genügt, damit 100 cm' Wasser 100° C erreichen, nicht ausreichend für »ι 300 cm³ Wasser und 1000 cm¹ Wasser, so daß

jeweils nur 68° C und 56° C erreicht werden. Auf diese Weise schwankt die Endtemperatur stark mit der Masse des Wassers, und genaues Aufheizen wird verhindert.

ι. Anhand Fig. 4 wird im folgenden ein weiteres Beispiel des herkömmlichen Hochfrequenz-Ofens mit einer Heiz-Steuervorrichtung beschrieben. In der Fig. 4 sind einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Die mi Heiz-Steuervorrichtung unterscheidet sich von der Anordnung nach Fig. 1 dadurch, daß die Tem; sratur der Außenluft, die in den Hochfequenz-Ofen über den Einlaß 8 gesaugt wird und die dann bereit ist, in die Heizkammer 1 abgeführt zu werden, durch einen >-. Temperaturfühler 11 erfaßt wird, und ein erfaßtes oder Ist-Signal wird ebenfalls an das Steuerglied 13 abgegeben. Die Differenz in den erfaßten Temperaturen zwischen den Temperaturfühlern 11 und 12 wird als Auslaß-Temperatur-Anstieg während des Aufhei-Ni zens bestimmt. Wenn der Auslaß-Temperatur-Anstieg einen vorgegebenen Wert erreicht, schaltet das Steuerglied 13 die Stromquelle 6 ab, so daß die Hochfrequenz-Schwingröhre 4 das Schwingen unterbricht. Diese zweite herkömmliche Heiz-Steuervorrichtung, bei der die Differenz zwischen der Einlaß-Temperatur in die HeLzkammer und der Auslaß-Temperatur aus dieser erfaßt wird, um den Auslaß-Temperatur-Anstieg während des Heizens zu bestimmen, und

bei der dann das Aufheizen durch diesen Auslaß- Temperatur-Anstieg gesteuert wird, ist weniger durch Schwankungen in der Umgebungstemperatur als das erste Beispiel beeinflußbar, bei dem der Wert der Auslaß-Temperatur zur Steuerung des Heizens dient, indem lediglich die Auslaß-Temperatur erfaßt wird, und damit wird die Genauigkeit bei der Erfassung der Temperatur des Heizgutes 3 verbessert. Diese zweite Anordnung kann jedoch nicht frei von den oben an hand der Fig. 2 und 3 erläuterten Nachteilen sein. Ein zu Fig. 2 ähnlicher Nachteil wird im folgenden anhand Fig. S näher beschrieben. Fig. .*> zeigt Ergebnisse eines Versuches, der unter gleichen Bedingungen wie das Experiment der Fig. 2 durchgeführt wurde, wobei Auslaß-Temperatur-Kurven O₁, a_} und α, jeweils wie in Fig. 2 für eine erste, eine zweite und eine dritte Heizperiode vorgesehen sind. Diese Kurven α,, a₂ und o, in Fig. 5 entsprechen offenbar den Kurven in Fig. 2 und steigen mit fortschreitenden Heizperioden nacheinander schrittweise an. Der Grund hierfür wurde bereits oben näher erläutert. Andererseits wird eine Einlaß-Temperatur (Zuluft-Temperatur) b im wesentlichen unabhängig vom Fortschreiten der Heizperioden konstant gehalten. Daher wird die Differenz zwischen der Einlaß-Temperatur und der Auslaß-Temperatur am Beginn des Heizens mit fortschreitender Periode größer, so daß die Differenz zwischen der Einlaß-Temperatur und der Auslaß-Temperatur am Ende des Heizens für jede Periode schrittweise anwächst, wie dies durch 4T₁, AT₂ und 47Λ, in Fig. 5 dargestellt ist. Der Zeitpunkt des Abschlusses des Auf heizens wird als der Zeitpunkt festgelegt, in dem das Wasser zu sieden beginnt, und die Zeitdauer vom Beginn bis zum Ende des Aufheizens beträgt 2 min und 35 s. Wenn ein vorgegebener Wert so festgelegt ist, daß das Aufheizen unterbrochen wird, wenn die Differenz zwischen der Einlaß-Temperatur und der Auslaß-Temperatur einen vorbestimmten Wert erreicht, z. B. AT₁, dann wird die zweite Periode unvollständig, und vor der dritten Periode wird das Aufheizen unterbrochen, wodurch die dritte Periode verhindert wird.

Der anhand der Fig. 3 erläuterte Nachteil gilt auch für das zweite Beispiel.

Zu den Nachteilen (vgl. oben) des zweiten Beispiels der Fig. 4 zählt auch die zusätzliche Anordnung des Einlaß-Temperatur-Fühlers zum Auslaß-Temperatur-Fühler.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 6 näher erläutert, in der ein Hochfrequenz-Ofen mit einer Heiz-Steuervorrichtung dargestellt ist, wobei einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in den Fig. 1 und 4. Der in Fig. 6 schematisch gezeigte Ofen hat einen Speicher 14 und einen Vergleicher 15, die ein Steuerglied 13' bilden. Der Ver gleicher 15 hat zwei Eingangsanschlüsse 16 und 17. Im Betrieb wird die Temperatur der aus der Heizkammer gesaugten Abluft unmittelbar vor oder nach Beginn des Heizens in jeder Periode durch den Auslaß-Temperatur-Fühler 12 gemessen, d. h. es wird ein Anfangswert der Auslaß-Temperatur ermittelt, und ein erfaßtes Signal wird im Speicher 14 gespeichert. Der Speicher 14 gibt den gespeicherten Anfangswert an den ersten Eingangsanschluß 16 des Vergleichers 15 während der Heiz-Zeitdauer ab.

Wenn dann das Heizgut 3 erwärmt ist, wird eine Auslaß-Temperatur, die aufgrund der vom Heizgut 3 erzeugten Wärme mit der Zeit ansteigt, durch den Auslaß-Temperatur-Fühler 12 erfaßt, und ein dadurch erfaßtes Signal wird zum zweiten Eingangsanschluß 17 des Vergleichers 15 gespeist. Dieser Vergleicher 15 vergleicht nacheinander den gespeicherten Anfangswert der Auslaß-Temperatur mit der Auslaß-Temperatur, die während des Aufheizens erfaßt wird, und wenn eine sich ergebende Temperaturdifferenz einen vorgegebenen Wert erreicht, wird die Stromquelle 6 abgeschaltet, wodurch die Hochfrequenz-Schwingröhre oder -Oszillatorröhre 4 das Schwingen unterbricht.

Wie aus den obigen Erläuterungen folgt, kann der Anstieg der Auslaß-Temperatur fehlerfrei erfaßt werden, indem der Anfangswert der Auslaß-Temperatur gespeichert und mit der Auslaß-Temperatur verglichen wird, die während des Heizens erfaßt wird.

Wenn der kontinuierliche Betrieb des Hochfrequenz-Ofens periodisch wiederholt wird, steigt die Auslaü-Temperatur am Beginn des Aufheizens schrittweise mit fortschreitenden Perioden an. Daher wird zwangsläufig ein großer Steuerungsfehler hervorgerufen, wie dies oben anhand der Fig. 2 und 5 erläutert wurde für die erste herkömmliche Anordnung der Fig. 1, bei der lediglich die Auslaß-Temperatur mit dem festen Bezugswert verglichen wird, um das Aufheizen zu unterbrechen, wenn diese Auslaß-Temperatur den Bezugswert erreicht, und für die zweite herkömmliche Anordnung, bei der die Differenz zwischen der Auslaß-Temperatur und der Einlaß-Temperatur mit einem Bezugswert verglichen wird, um das Aufheizen zu unterbrechen, wenn diese Differenz den Bezugswert erreicht. Dagegen werden bei der Erfindung Auslaß-Temperatur-Anstiege 4Γ,', AT₂ und AT_}' bezüglich den Anfangswerten der Auslaß-Temperatur für Aufheizperioden erfaßt, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist (in der Auslaß-Temperatur-Kurve α,, a₂ und a_} für Aufheizperioden eingetragen sind), und das Aufheizen wird gesteuert, indem diese Auslaß-Temperatur-Anstiege 4T₁', AT₂ und 4 7"₃' mit den gespeicherten Bezugswerten verglicher werden, so daß der Steuerungsfehler aufgrund des kontinuierlichen, periodischen Betriebs des Ofens stark verringert werden kann. Weitere Ausführungen zu den Vorteilen dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung gegenüber dem ersten Beispiel eines herkömmlichen Ofens nach Fig. 1 sind nicht erforderlich. Das gleiche gilt auch für den Vergleich mit dem zweiten Beispiel eines herkömmlichen Ofens.

Trotzdem wurde ein Vergleichsexperiment über den Auslaß-Temperatur-Anstieg zwischen dem obigen Ausführungsbeispiel der Erfindung und dem herkömmlichen Ofen nach Fig. 1 durchgeführt, indem z. B. 200 cm³ Wasser einer Anfangstemperarur von 20° C auf Siedetemperatur erhitzt wurden. Die Ergebnisse sind unten in Tabelle 1 angegeben. Aus Ta belle 1 folgt, daß die Änderung des Auslaß-Temperatur-Anstiegs für jede Periode des kontinuierlichen Betriebs beträchtlich geringer ist, wodurch die Ge nauigkeit der Steuerung verbessert wird.

Tabelle

Auslaß-Temperatur-Anstieg (° C)
1. Periode 2. Periode 3. Periode
Bisher

(Fig. 5) OT₁ = 7,2 AT₂ = 11,4 4Γ, = 16,0 Erfindung
(Fig. 7) AT₁' = 7,2 AT₂' = 7,1 AT₃' = 6,6

Da weiterhin beim obigen Ausführungsbeispiel der Anfangswert der Auslaß-Temperatur als Bezugswert zum Vergleich verwendet wird, kann der nachteilhafte Einfluß der Einlaß-Temperatur auf die Steuerungsgenauigkeit ausgeschlossen werden, wie z. B. der Einfluß der Differenz zwischen der Einlaß-Temperatur und der Auslab-Temperatur am Beginn des Aufheizens, der bei der herkömmlichen Anordnung der Fig. 4 beobechtet wird. Theoretisch benötigt dieses AusfUhrungsbeispiel keinen Einlaß-Temperatur-Fühler, wie z. B. den Fühler 11, so daß auch der Nachteil ausgeschlossen ist, der auf Unregelmäßigkeiten der physikalischen Eigenschaften des Einlaß-Temperatur-Fühlers 11 beruht.

Beim obigen Ausführungsbeispiel dient ein Thermistor oder ein Thermoelement für den Auslaß-Temperatur-Fühler 12, und es wird ein die durch den Fühler erfaßte Auslaß-Temperatur darstellendes Signal in eine Spannung umgewandelt, die ihrerseits einer Signalverarbeitung ausgesetzt wird. Der Speicher 14 kann ein Analog-Speicher sein, wie z. B. ein Kondensator-Speicher, oder ein Digital-Speicher.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 8 erläutert, in der einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 6. Die in Fig. 8 dargestellte Anordnung hat weiterhin ein Korrekturglied 18. Der Speicher 14 speichert den Anfangswert der erfaßten Auslaß-Temperatur als Bezugswert für den Vergleich mit der Auslaß-Temperatur, die während des Aufheizens erfaßt wird, und das Korrekturglied 18 ändert den gespeicherten Bezugswert mit der Zeit, so daß der Einstellwert für den Auslaß-Temperatur-Anstieg, der zum Unterbrechen für den Auslaß-Temperatur-Anstieg, der zum Unterbrechen des Aufheizens dient, auch schrittweise mit der Heizzeit geändert wird, wodurch der Steuerungsfehler ausgeschlossen wird, der von der Masse des Heizgutes abhängt, wie dies anhand Fig. 3 erläutert wurde.

Fig. 9 zeigt den speziellen Aufbau eines bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Steuergliedes 13". In Fig. 9 sind einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 8. Das Steuerglied 13" mit dem in Fig. 9 dargestellten Schaltungsaufbau hat einen Auslaß-Temperatur-Fühler 12 aus einem Thermistor, einen nichtinvertierenden Operationsverstärker 19 (im folgenden als Verstärker bezeichnet), einen Speicher 14 mit einem Kondensator C, ein Korrekturglied aus einem Widerstand R, das in Fig. 8 das Bezugszeichen 18 hat, um den von der Masse des Heizgutes abhängigen Steuerungsfehler zu korrigieren, und einen Vergleicher 15. Wenn der Widerstand R weggelassen wird, kann das Steuerglied mit diesem Aufbau auch für das Steuerglied 13' der Fig. 6 verwendet werden.

Zur Vereinfachung der Beschreibung wird zunächst eine Schaltungsanordnung anhand der Fig. 6, 9 und 10 erläutert, bei der der Widerstand R weggelassen ist. In Fig. 9 teilen ein Widerstand A₁ und der Auslaß-Temperatur-Fühler 12 eine Spannung einer Gleichspannungsquelle 20, und ein Signal entsprechend einer erfaßten Auslaß-Temperatur wird in einen EingangsanschtuB des Verstärkers 19 gespeist. Eine Ausgangsspamnung V₁ vom Verstärker 19, die der erfaßten Auslaß-Temperatur entspricht, lägt am zweiten Eingangsanschluß 17 des Vergleicfc^rs 15. Die Ausgangsspannung V₁ wird andererseits durch Wi-

dcrstände R₃ und R₄ geteilt und liegt am Speicher 14, der einen S '•halter S und den Kondensator C aufweist. Da der Schalter 5 unmittelbar vor Beginn des Aufheizens geschlossen ist, lädt die Klemmspannung V_p am Widerstand A₄ entsprechend der durch die Widerstände /?j und A₄ geteilten erfaßten Auslaß-Temperatur-Spannung V. den Kondensator C auf. Danach beginnt das Aufheizen im Zeitpunkt T₀, und der Schalter S öffnet. In diesem Zeitpunkt erreicht die Ladespannung am Kondensator C einen Spannungswert V_R, der dem Anfangswert der erfaßten Auslaß-Temperatur entspricht. Die Spannung V_R wurde im Kondensator C gespeichert, und sie wird im wesentlichen dann konstant gehalten, wenn der Korrekturwiderstand R weggelassen ist (vgl. die Strichlinie B in Fig. 10). Diese gespeicherte Spannung V_R wird als Bezugsspannung an den ersten Eingangsanschluß 16 des Vergleichers 15 gelegt.

Der Vergleicher 15 vergleicht die erfaßte Auslaß-Temperatur-Spannung V₁ mit der bezugsspannung V_R entsprechend dem Anfangswert der Auslaß-Temperatur, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das seinerseits an eine Erregerspule eines Relais RL abgegeben wird. Ein Kontaktstück des Relais RL ist mit der Stromquelle 6 verbunden, die die Hochfrequenz-Schwingröhre 4 versorgt, und wenn das Kontaktstück geöffnet ist, wird der Ausgang der Stromquelle 6 ausgeschaltet, wodurch das Schwingen der Hochfrequenz-Schwingröhre 4 unterbrochen wird. Bevor das Aufheizen beginnt, wird V₁ > V_R mittels eines Spannungsabfalles am Widerstand R₁ gehalten, damit die Ausgangsspannung des Vergleichers 15 auf einem hohen Wert bleibt, so daß ein Strom durch die Erregerspule des Relais RL zum Schließen des Kontaktstükkes geschickt wird, wodurch die Hochfrequenz-Schwingröhre 4 zum Schwingen angeregt wird. Wenn danach das Aufheizen beginnt, steigt die Temperatur der aus der Heizkammer 1 strömenden Luft an, und der Widerstandswert des als Auslaß-Temperatur-Fühler 12 verwendeten Thermistors nimmt schrittweise ab. In Abhängigkeit hiervon nimmt die Eingangsspannung des Verstärkers 19 ab, iL.d die durch den Verstärker 19 verstärkte erfaßte Auslaß-Temperatur-Spannung V₁ wird ebenfalls schrittweise verringert. Gegebenenfalls bleibt im Zeitpunkt /,, in dem die Auslaß-Temperatur auf einen vorbestimmten Wert bezüglich des vor dem Aufheizen erreichten Anfangswertes angestiegen ist, V₁ > V_R. Folglich wird die Ausgangsspannung des Vergleichers 15 von einem hohen Wert auf einen niederen Wert umgekehrt, um den durch die Spule des Relais RL fließenden Strom zu verringern, so daß der Kontakt geöffnet wird, wodurch die Hochfrequenz-Schwingröhre 4 das Schwingen unterbricht.

Entsprechend dem oben erläuterten Betrieb wird der gespeicherte Anfangswert der Auslaß-Temperatur nacheinander mit der während des Auf heizens erfaßten Auslaß-Temperatur verglichen, um den Zeitpunkt zu bestimmen, in dem der sich ergebende Temperatur-Bezugswert den eingestellten Wert erreicht, wodurch das Aufheizen mittels des Anstiegs der Auslaß-Temperatur gesteuert wird.

Wenn nebenbei der eingestellte Wert des Auslaß-Temperatur-Anstiegs zum Unterbrechen des Schwingens der Hochfrequenz-Schwingröhre konstant gehalten wird, entsteht ein großer Fehler in der Endtemperatur abhängig von der Masse des Heizgutes, wie dies anhand Fig. 3 erläutert ist.

diese Weise sind die Anordnungen der Fig. 8 und 9 mit dem Korrekturglied versehen. Das Signal entsprechend dem Anfangswert der erfaßten Auslaß-Temperatur, die im Speicher 14 gespeichert ist, dient als Bezugswert für den Vergleich mit der Auslaß-Temperatur, die während des Aufheizens erfaßt wird, und der gespeicherte Bezugswert V_R wird mit der Zeit durch das Korrekturglied 18 der Fig. 8 bzw. dem Widerstand R der Fig. 9 geändert, so daß der eingestellte Wert des Auslaß-Temperatur-Anstiegs, der zum Unterbrechen des Aufheizens dient, schrittweise mit der Heizzeit vergrößert wird, wodurch Fehler in der Aufheiz-Steuerung aufgrund Schwankungen der Masse des Heizgutes korrigiert wenden.

Der Betrieb des Korrekturgliedes wird im folgenden anhand Fig. 11 näher erläutert. In Fig. 11 sind mit Wasser als Heizgut über der geeigneten Heizzeit die Bezugsspannung V_R am ersten Eingangsanschluß

16 des Vergleichers 15 und die erfaßte Auslaß-Temperatur-Spannung V₁ am zweiten Eingangsanschi uß

17 des Vergleichers 15 aufgetragen. Die geeignete Heizzeit bedeutet hier die Zeit, die benötigt wird, damit Wasser mit unterschiedlicher Masse von 20° C Anfangstemperatur zum Sieden kommt.

In Fig. 11 zeigen Punkte W₁, w_v >v₃, w_s und w.₍₎ jeweils die gemessenen Zeitpunkte, in denen 100 cm\ 200 cm', 300 cm\ 500 cm' und 1000 cm' Wasser bis zum Sieden erwärmt wurden, sowie die entsprechende erfaßte Auslaß-Temperatur-Spannung V₁. Eine Vollinie A, die durch diese PiJikte W₁, w₂, w_i... w₁₀ /erläuft, gibt die Änderung der erfaßten Auslaß-Temperatur-Spannung V₁ an. Wie aus der obigen Beschreibung folgt, entspricht die erfaßte Auslaß-Temperatur-Spannung V₁ dem Auslaß-Temperatur-Anstieg. Daher kann der Vollinie A entnommen werden, daß der eingestellte Wert, der den geeigneten Auslaß-Temperatur-Anstieg ergibt, mit der Masse des Heizgutes geändert werden sollte, um geeignetes Aufheizen für das einzelne Heizgut zu erzielen. Anhand Fig. 11 soll ein Fall betrachtet werden, in dem z. B. 100 cm³ Wasser auf die Siedetemperatur erhitzt werden sollen. Aus Fig. 11 folgt, daß durch Einstellen der Bezugsspannung V_R auf 4,9 V, um das Aufheizen zu unterbrechen, wenn die von 5,2 V ausgehende Spannung V₁ auf 4,9 V abfällt, eine Heizzeit von 1 min und 20 s das Heizgut auf die gewünschte End- oder Siedetemperatur bringt. Wenn auf ähnliche Weise 500 cm³ Wasser auf die Siedetemperatur erwärmt werden sollen, wird eine erfaßte Auslaß-Temperatur-Spannung V₁ von 4,1 V benötigt, um das Aufheizen zu unterbrechen, und durch Einstellen der Bezugsspannung V_R auf 4,1 V kann das Aufheizen gerade unterbrochen werden, wenn die Temperatur des Wassers die Siedetemperatur erreicht, was 5 min und 36 s benötigt.

Wie oben erläutert wurde, wird für eine größere Wassermasse die geeignete Heizzeit verlängert, und die Änderung der erfaßten Auslaß-Temperatur-Spannung V₁ wird erweitert. Daher können die Änderungen oder Schwankungen der Endtemperatur aufgrund der Wassermasse verringert werden, indem der eingestellte Wert des Auslaß-Temperatur-Anstiegs erhöht wird, der zum Unterbrechen des Auf heizens entsprechend der vergrößerten Wassermasse benötigt wird, d. h. durch Ändern der Bezugsspannung V_R mit der Zeit entsprechend der Änderung der Spannung V₁, die durch die Vollinie A in Fig. 11 gezeigt ist. Die Bezugsspannung V_R sollte im günstigsten Fall auf

der Linie A geändert werden. In dieser Hinsicht Lt die Linie A eine ideale Korrekturkurve für die Bezugsspannung V_R. Dies wird im folgenden anhand Fig. 10 näher erläutert. Im Zeitpunkt /₀ (Fig. 10), in dem das Aufheizen beginnt, bleibt auch V₁ > V_R, und damit ist das Relais RL erregt, so daß d'e Hochfrequenz-Schwingröhre 4 schwingt. Mit fortschreitendem Aufheizen nimmt V₁ ab, und V_n nimmt ebenfalls ab (wie durch eine Strichlinie C angedeutet). Da die Abfallgeschwindigkeit von V₁ größer als von V_R ist, liegt im Zeitpunkt t₂, in dem die geeignete Heiztemperatur erzielt wird, V₁ > V_R vor, wodurch das Relais RL entregt wird.

Die Bezugsspannung V_R kann einfach mittels der Lade- oder Enttadeeigenschaften eines Kondensators korrigiert werden. Ein Beispiel ist in Fig. 9 angegeben. Um die Abnahme der Klemmenspannung am Kondensator C durch Entladen zu verwenden, ist der Widerstand R hinzugefügt, so daß ein Entladekreis für den Kondensator C enisie hi, durch den uiesci al·- sichtlich entladen wird. Wie oben erläutert wurde, ist der Schalter 5 geöffnet, wenn das Aufheizen beginnt, und die bisher im Kondensator C gespeicherten elektrischen Ladungen werden schrittweise über den Widerstand R entladen, so daß die Klemmenspannung am Kondensator C, d. h. die Bezugsspannung V_R, mit der Zeit abgeschwächt wird. Durch Auswahl einer geeigneten Entlade-Zeitkonstante kann eine angenäherte Korrekturkurve für die Bezugsspannung V_R erhalten werden. Eine Strichlinie B in Fig. 11 entspricht der Bezugsspannung V_R ohne Korrektur, und die Stichlinie B ändert sich mit der Zeit nicht. Eine Strichlinie C entspricht andererseits der Bezugsspannung V_R, wenn eine angenäherte Korrektur mittels des Korrekturgliedes der Fig. 9 vorgesehen ist. Die Annäherung der Korrekturkurve C an die ideale Kurve (Vollinie A, die die Änderung von V₁ darstellt, oder Kurven, die auf einer im wesentlichen parallelen Verschiebung der Vollinie A beruhen) ist an sich gering, jedoch haben Versi.-he gezeigt, daß die Abweichung von der angestrebten Endtemperatur von 100° C für 300 cm' bis 1000 cm' Wasser auf 8⁼ C mit Korrektur verringert ist, was einen beträchtlichen Vorteil darstellt gegenüber 23° C ohne Korrektur. Tatsächlich wird erwartet, daß die Abweichung der Endtemperatur aufgrund der Wassermasse für praktische Zwecke vernachlässigbar wird, wenn die Annäherung der Korrekturkurve vorangetrieben wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Ausführungsbeispiel der Fig. 9 bedeutende Vorteile über seinen einfachen Aufbau hinaus ermöglicht. Ein einzelner Kondensator des Ausführungsbeispiels dient nicht nur als Speicherkondensator des Speichers 14, um die Änderung aufgrund des kontinuierlichen Betriebs des Hochfrequenz-Ofens zu beherrschen, sondern auch als Korrekturkondensator zum Schutz gegenüber Schwankungen aufgrund der Masse des Heizgutes, was auf den Entladeeigenschaften des Kondensators beruht. Der Schalter S, der Kondensator C und der Widerstand R sind für den Speicher 14 und das Korrekturglied 18 ausreichend, und das Beifügen des Korrekturgliedes ist nicht aufwendig.

Im allgemeinen begegnet ein Kondensatorspeicher wegen der Dämpfung oder Schwächung gespeicherter Information aufgrund der Entladung des Kondensators Schwierigkeiten, und es treten insbesondere Probleme auf, wenn eine Langzeit-Speicherfunktion benötigt wird. Die Erfindung nützt jedoch diese

Probleme des Kondensatorspeichers in vorteilhafter Weise aus und verwendet in voller Absicht das Entladen des Kondensators. Damit kann der Speicher 14 als Kondensatorspeicher mit geringem Aufwand hergestellt werden. Außerdem kann der Kondensator C eine kleine Kapazität haben, was den Herstellungsaufwand weiterhin senkt. Oben wurde davon ausgegangen, daß der Schalter S im Zeitpunkt t_a ausgeschaltet ist, zu dem das Heizen beginnt; der Schalter S kann jedoch auch so angeordnet sein, daß er unmittelbar vor Beginn des Aufheizens oder nach Ablauf unmittelbar vor Beginn des Auf heizens oder nach Ablauf einer gegebenen Zeit nach dem Zeitpunkt t_a ausgeschaltet ist.

Im folgenden wird anhand Fig. 12 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 9 näher erläutert. In Fi£. 12 sind einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 9. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 9, bei dem der Schalter 5 für den Speicher 14 vorgesehen ist, hat die Schaltung in Fig. 12 eine Diode D anstelle des Schalters S und zusätzlich einen Schalter S₁ zum Schalten der Gleichspannungsquelle 20. In Fig. 9 hat der Schalter S insbesondere ein Schalter-Bauclement, wie z. B. ein herkömmliches Relais, und ein Schalter-Bauelement-Ansteuerglied mit einem Zeitgeber zum Zeit-Einstellen des Speichers. Nachdem so das Relais zum Schließen des Schalters S erregt und danach die eingestellte Zeit erreicht wurde, wird das Relais automatisch entregt, um den Schalter S auszuschalten. Die Diode D der Fig. 12 erfüllt die Funktion des Schalters SderFig. 9. Insbesondere wird beim Ausführungsbeispiel der Fig. 12 die Spannung entsprechend der Auslaß-Temperatur am Beginn des Aufheizens an den Kondensator C über die Diode D gelegt, jedoch nimmt der Diodenstrom abhängig vom Ladegrad des Kondensators C und/oder dem Auslaß-Temperatur-Anstieg ab, so daß die Diode D ausgeschaltet wird, und in diesem Zeitpunkt wurde der Anfangswert der erfaßten Auslaß-Temperatur im Kondensator C gespeichert.

Im folgenden wird der Betrieb des geänderten Ausführungsbeispiels (Fig. 12) ohne den Korrekturwiderstand R erläutert. Wenn im Betrieb das Aufheizen beginnt, ist der Schalter S₁ geschlossen, um eine Spannung der Gleichspannungsquelle an die Heiz-Steuerschaltung zu legen. Die erfaßte Auslaß-Temperatur-Spannung V. wird durch die Widerstände R₃ und R₄ geteilt, um eine Teilspannung V_p zu erzeugen, die ihrerseits den Kondensator C über die Diode D auflädt. Die Ladespannung V_n des Kondensators C dient als Bezugsspannung für den Vergleicher 15. Die Fig. 13 zeigt entsprechend der Fig. 10 die Beziehungen zwischen den Spannungen V₁, V_p und V_n.

Bis die Ladespannung V_n des Kondensators C gesättigt ist oder einen Maximalwert im Anschluß an den Beginn des Aufheizens im Zeitpunkt t₀ und beim Schließen des Schalters 5, erreicht (vgl. Fig. 13), liegt der Ladestrom durch die Diode D vor, und damit steigt die Spannung V₁, mit wachsender Spannung V_p an. Wenn das Laden des Kondensators C fortschreitet, nimmt der Ladestrom durch die Diode D entsprechend ab. Wenn nun angenommen wird, daß die Zeitkonstante zum Laden des Kondensators C (die angenähert vom Widerstand ff, und Kondensator C abhängt) ausreichend klein ist, dann fällt in einem Zeitpunkt, in dem die Ladespannung V_n des Kondensators C den Maximalwert zum Abschluß des Ladens erreicht, der Ladestrom durch die Diode D auf Null ab, um dadurch diese auszuschalten. Andererseits nimmt die Spannung V₁ schrittweise mit steigender Auslaß-Temperatur ab, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist. Demgemäß nimmt die Spannung V_P mit Verringerung von V₁ nach Erreichen eines Maximalwertes ab, und wenn die Zeitkonstante zum Laden des Kondensators C groß ist, nimmt die Differenz zwischen V_P und V_n (d. h. die Spannung an der Diode D) schrittweise ab, um die Diode D letztlich auszuschalten. Auf diese Weise wird die Diode D abhängig vom Ladegrad des Kondensators C und/oder dem Auslaß-Temperatur-Anstieg in einen ausgeschalteten Zustand gebracht.

Wenn in diesem Fall der Korrekturwiderstand R weggelassen wird, bleibt die Spannung V_n nach Erreichen des Maximalwertes im wesentlichen konstant (vgl. die Strichlinie B in Fig. 13). Folglich wird eine Auslaß-Temperatur im Zeitpunkt C₀', in dem die Spannung V_n den Maximalwert erreicht, im Kondensator C gespeichert. Ds die Lsde-Zeitkonstante für den Kondensator C so klein gewählt ist, daß die speichernde Zeit t₀' unmittelbar nach dem Heizbeginn-Zeitpunkt t₀ eingestellt wird, kann die Spannung V_n entsprechend dem Anfangswert der Auslaß-Temperatur im Kondensator C gespeichert werden. Die so gespeicherte Spannung V_n liegt als Bezugsspannung am ersten Eingangsanschluß 16 des Vergleichers 15, wie dies beim obigen Ausführungsbeispiel erläutert wurde. Mit fortschreitendem Aufheizen bleibt V₁ > V_n im Zeitpunkt t_x auf ähnliche Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 9, wodurch das Aufheizen unterbrochen wird.

Die Aufheiz-Steuerung wurde oben anhand der Fig. 12 unter der Bedingung erläutert, daß der Korrekturwiderstand R weggelassen ist. Wenn der Korrekturwiderstand R vorgesehen ist, kann eine Korrektur für Schwankungen aufgrund der Masse des Heizgutes auf ähnliche Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 9 erzielt werden. Insbesondere bleibt eine in Fig. 13 durch eine Strichlinie C angegebene korrigierte Bezugsspannung V_n im Zeitpunkt /₂ in einem Zustand V_t> Kg, so daß nicht vordem Zeitpunkt i₂ der Zustand V₁ < V_n vorliegt, um das Aufheizen zu unterbrechen. Die Korrektur durch den Widerstand R wird weiter nicht näher erläutert.

Da bei diesem geänderten Ausführungsbeispiel ein Kondensator als Speicher-Bauelement zum Speichern des Anfangswertes der erfaßten Auslaß-Temperatur und eine Diode als Abtast-Schalter vorgesehen sind, wird kein Schalter-Ansteuerglied mit einem Zeitgeber zum Einstellen der Speicher-Zeit benötigt, und der Speicher kann aus der einzigen Diode und dem einzigen Kondensator bestehen. Daher ist die Aufheiz-Steuerung bei diesem geänderten Ausführungsbeispiel besonders einfach, was einen geringen Aufwand, einen niedrigen Leistungsverbrauch und eine Miniaturisierung ermöglicht.

Fig. 14 zeigt ein weiteres geändertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aufheiz-Steuerung. In Fig. 14 sind einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den Fig. 9 und 12. Die Schaltungsanordnung der Fig. 14 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 9 dadurch, daß anstelle des Widerstandes R, der Fig. 9 ein Thermistor 21 vorgesehen ist, daß ein Stellwiderstand 22 zwischen den Widerständen R₃ und R₄ liegt, und daß eine Gleichspannungsquelle 23 zwi-

sehen Masse und der Parallelschaltung aus dem Kondensator C und dem Widerstand R angeordnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel hat u. a, die folgenden drei Vorteil©:

(1) Schwankungen in der Umgebungstemperatur des Hochfrequenz-Ofens führen zu Schwankungen der Auslaß-Temperatur vor Beginn des Aufheizens. Aus diesem Grund ändert sich der Widerstandswert des Thermistors 12, der als Auslaß-Temperatur-Fühler beim Ausführungsbeispiel der Fig. 9 dient, mit der Umgebungstemperatur, wodurch sich die Eingangsspannung und die Ausgangsspannung des Verstärkers 19 ändern. Der normale Betriebsbereich des als linearer Verstärker arbeitenden Verstärkers 19 muß ausreichend erweitert werden, da sonst der Arbeitspunkt mit der Umgebungstemperatur schwankt und der Verstärker in anormalem Zustand im ausgeschalteten Bereich oder im gesättigten Bereich arbeitet. Dies erfordert eine hohe Versorgungsspannung für den Verstärker 19, was zu vergrößertem Leistungsverbrauch und gestiegenem Aufwand für die Schaltungsbauelemente führt. Weiterhin schwankt die Ladespannung V_R des Kondensators mit der Umgebungstemperatur, so daß die Klemmenspannung am Kondensator, d. h. die Bezugsspannung V_K, durch das Entladen des Kondensators bei verschiedenem Gradienten der Dämpfungskennlinie abnimmt. Folglich schwankt der eingestellte Wert für den Auslaß-Temperatur-Anstieg, der zum Unterbrechen des Aufheizens dient, mit der Umgebungstemperatur, was zu einer fehlerhaften Steuerung führt (je niedriger die Umgebungstemperatur ist, desto höher wird der Anfangswert der Bezugsspannung V_R. Demgemäß wird der eingestellte Wert für den Auslaß-Temperatur-Anstieg erhöht).

Fig. 14 zeigt einen Weg zur Überwindung dieses Problems, wobei ein Thermistor als Umgebungstemperatur-Kompensier-Fühler 21 verwendet wird, und die Spannung der Gleichspannungsquelle 20 wird durch den Temperatur-Fühler 21 und den Auslaß-Temperatur-Fühler 12 geteilt. Dieser Umgebungstemperatur-Kompensier-Fühler 21 kann auf einem Zuluft-Durchgang der Heizkammer oder in der Nähe einer (nicht dargestellten) Belüftungsöffnung liegen, die in das Steuerpult des Hochfrequenz-Ofens eingebracht ist, und er erfaßt die Umgebungstemperatur. Der Umgebungstemperatur-Kompensier-Fühler 21 und der Auslaß-Temperatur-Fühler 12 erfassen die gleiche Schwankung oder Änderung der Umgebungstemperatur, so daß bei Verwendung paarweiser Thermistoren mit gleichen Eigenschaften für die beiden Temperatur-Fühler die Eingangsspannung des Verstärkers 19 der Fig. 14 unabhängig von der Umgebungstemperatur vor Beginn des Aufheizens im wesentlichen konstant gehalten wird. Danach nimmt mit fortschreitendem Aufheizen die erfaßte Temperatur des Auslaß-Temperatur-Fühlers 12 schrittweise mit dem Auslaß-Temperatur-Anstieg zu, wogegen die erfaßte Temperatur des Umgebungstemperatur-Kompensier-Fühlers 21 während des Aufheizens im wesentlichen unverändert bleibt. Daher können Schwankungen im Arbeitspunkt des Verstärkers 19 aufgrund Schwankungen der Umgebungstemperatur und die sich ergebenden Schwankungen im eingestellten Wert für den Auslaß-Temperatur-Anstieg kompensiert werden.

Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel der Auslaß-Temperatur-Fühler 12 und der Umgebungstem- peratur-Kompensier-Fühler 21 aus Thermistoren bestehen, können auch andere temperaturempfindliche Halbleiter-Bauelemente als Thermistoren verwendet werden,

■'« (2) Die geeignete Aufheiz-Temperatur hängt etwas von der Art des Heizgutes ab. Auch gibt es für Nahrungsmittel bestimmte, vom Geschmack abhängige Temperaturen. Aus diesem Grund sollte die Endtemperatur des Heizgutes einstellbar sein. Wie in Fig. 14

κι dargestellt ist, kann die Endtemperatur des Heizgutes eingestellt werden, indem der eingestellte Wert für den Auslaß-Temperatur-Anstieg veränderlich gemacht wird, der zum Unterbrechen des Aufheizens dient. In Fi g. 14 wird die Spannung entsprechend dem

π Anfangswert der erfaßten Auslaß-Temperatur im Kondensator C gespeichert, und diese gespeicherte Spannung dient als Bezugsspannung V_R, die an den Vergleicher 15 abgegeben wird. Wenn dera^imäß die an den Kondensator gelegte Spannung V_p mittels des

-'■· Temperatureinstell-Stellwiderstandes 22 geändert wird, ändert sich die Bezugsspannung V_R, und dann wird die Differenz zwischen der erfaßten Auslaß-Temperatur-Spannung V₁ am Beginn des Aufheizens und der Bezugsspannung V_n ebenfalls geändert. Auf

ιί diese Weise kann der eingestellte Wert für den Auslaß-Temperatur-Anstieg geändert bzw. eingestellt werden.

In Fig. 14 wird die Ladespannung V_p für den Kondensator C durch den vor dem Schalter S vorgesehe-

Hi nen Stellwiderstand 22 eingestellt. Alternativ kann in Fig. 15 die Ladespannung des Kondensators C durch einen Stellwiderstand 24 eingestellt werden, um die Bezugsspannung V_H zu ändern. Bei dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch z. B. ein

Γι Puffer 25 mit Verstärkungsfaktor 1 erforderlich, um Schwankungen der Entladeeigenschaftcn des Kondensators C aufgrund der Zuschaitung des Einstellgliedes zu verhindern.

(3) Wiederholtes kontinuierliches Aufheizen stei-

4Ii gert den Anfangswert der erfaßten Auslaß-Temperatur in großem Ausmaß und sättigt im Extremfall den Auslaß-Temperatur-Anstieg. Bei einer Sättigung ist die Auslaß-Temperatur-Anstieg-Kennlinie so abgeflacht, daß der Auslaß-Temperatur-Anstieg nicht den eingestellten Wert erreichen kann, der zum Unterbrechen des Aufheizens benötigt wird. Wenn das Aufheizen unter diesen Bedingungen fortdauert, kann ein gefährlicher Zustand eintreten, indem das Heizgut angebrannt oder verbrannt wird.

-)<> Die in Fig. 14 dargestellte Schaltungsanordnung verhindert diese Gefahr. Insbesondere hat dieses geänderte Ausführungsbeispiel eine Gleichspannungsquelle 23 zwischen Masse und Parallelschaltung aus dem Speicherkondensator C und dem Widerstand R.

>< Die Gleichspannungsquelle 23 verhindert, daß die Bezugsspannung V_R unter ihren Spannungswert abfällt, wodurch eine untere Grenze für die Dämpfung der Bezugsspannung V_R gebildet wird. Dagegen ist die Auslaß-Temperatur (nicht der Auslaß-Tempera-

M) tur-Anstieg) mit einer oberen Grenze versehen, so daß die Gefahr aufgrund eines Überhitzens verhindert werden kann. Diese zusätzliche Gleichspannungsquelle 23 verzögert auch die Dämpfung der Bezugsspannung V_n und vergrößert so die scheinbare Entla-

M dezeit-Konstante.

Wie oben erläutert wurde, wird bei der Erfindung der Anfangswert der erfaßten Auslaß-Temperatur gespeichert, und der gespeicherte Anfangswert wird

mit der Auslaß-Temperatur verglichen, die während des Aufheizens erfaßt wird, um konstant und genau den Austyß-Temperatur-Anstieg zu bestimmen, der seinerseits zur Steuerung des Aufheizens dient, wodurch Steuerungsfehler aufgrund Schwankungen in der Anfangs-Auslaß-Temperatur stark verringert werden, die sonst auftreten, wenn der Hochfrequenz-Ofen kontinuierlich und periodisch betrieben wird. Weiterhin wird proportional zur Verlängerung der Aufheiz-Zeit der eingestellte Wert für den zum Unterbrechen der Schwingung der Hochfrequenz-Schwingröhre verwendeten Auslaß-Temperatur-Anstieg erhöht, um so Steuerungsfehler aufgrund Schwankungen der Masse des Heizgutes zu korrigieren. Daher kann die Genauigkeit in der Erfassung der Heizgut-Temperatur gegenüber herkömmlichen Heiz-Steuerungen verbessert werden, wodurch eine Abweichung von der Endtemperatur wesentlich verringert und ein geeignetes automatisches gesteuertes Aufheizen ermöglicht werden.

Während bei den obigen verschiedenen Ausfüh-

rungsbeispielen die Temperatur der aus der Heizkammer strömenden Luft erfaßt wird, ist die Erfindung auch auf einen Fall anwendbar, bei dem die Temperatur der Luft in der Heizkammer ermittelt

• wird. In diesem Fall ist es erforderlich, den Temperatur-Fühler von der Hochfrequenz-Energie mittels eines Schirmes für elektromagnetische Wellen abzuschirmen.

Das Belüftungs-Gebläse 7 dient bei den obigen

i" Ausführungsbeispielen zum Umwälzen der Luft in der Heizkammer; die Luft kann jedoch auch durch natürliche Konvektion ohne das Belüftungs-Gebläse umgewälzt werden, ohne die Vorteile der Erfindung zu beeinträchtigen.

i"· Weiterhin unterbricht bei den obigen Ausführungsbeispielen die Hochfrequenz-Schwingröhre das Schwingen, wenn der Auslaß-Temperatur-Anstieg den vorgegebenen Wert erreicht; die Erfindung kann jedoch auch so ausgestaltet sein, daß der Betrag der

-^>(| Hochfrequenz-Energie ab- oder zunimmt, während das Aufheizen fortdauert.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochfrequenz-Ofen zum Aufheizen von Heizgut mittels Hochfrequenz-Energie, mit einer Heizkammer für das Heizgut, mit einem Hochfrequenz-Generator mit einer Einrichtung zum Einspeisen der Hochfrequenz-Energie des Hochfrequenz-Generators in die Heizkammer, und mit einem ersten Temperatur-Fühler zum Erfassen der Temperatur der Luft in der Heizkammer oder der Abluft aus der Heizkammer, gekennzeichnet durch einen Speicher (14) zum Speichern der vom ersten Temperatur-Fühler (12) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt erfaßten Temperatur, einen Vergleicher (15) zum Vergleichen der vom ersten Temperatur-Fühler (12) erfaßten Temperatur mit dem im Speicher (14) gespeicherten Wert, und ein Steuerglied (13*) zum Steuern der Einspeisung der Hochfrequenz-Energie vom Hochfrequeaz-Generator (4) entsprechend dem Ausgangssigna! des Vergleichers (15) (Fig. 6).

2. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Korrekturglied (18) zur Korrektur der Aufheiz-Zeit durch Andern des im Speicher (14) gespeicherten Wertes im Verlauf der Aufheiz-Zeit (Fig. 8).

3. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Temperatur-Fühler (12) ein elektrisches Signal einer sich mit steigernder erfaßter Temperatur ändernder Spannung ah»ibt (Fig. 9, 12, 14).

4. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß tier Speicher (14) einen Kondensator (C) und eine Einrichtung aufweist, die das elektrische Jignal für eine vorbestimmte Zeitdauer an den Kondensator (C) legt (Fig. 9, 12, 14).

5. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 1 oder

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (15) einen ersten Eingangsanschluß für das elektrische Signal und einen zweiten Eingangsanschluß für eine Lade-Spannung des Kondensators (C) hat und diese beiden Eingangssignale vergleicht, um das Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Differenz zwischen den beiden Eingangssignalen einen vorbestimmten Wert erreicht (Fig. 9, 12, 14).

6. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 1,3 oder

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (14) aufweist: einen Spannungsteiler (A₃, R₄) zum Teilen der Spannung des elektrischen Signals, um eine Teilspannung abzugeben, die um einen vorbestimmten Bruchteil von der Spannung des elektrischen Signals verringert ist, einen Kondensator (C), und eine Einrichtung zum Anlegen der Teilspannung an den Kondensator (C) für eine vorbesJimmte Zeitdauer (Fig. 9, 12, 14).

7. Hochfrequenz-Ofen nach den Ansprüchen 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (14) zusätzlich aufweist: einen Spannungsteiler (R₃, R₄) zum Teilen einer Lade-Spannung des Kondensators (C), um eine Teilspannung abzugeben, die um einen vorbestimmten Bruchteil von der Lade-Spannung verringert ist, und daß der Vergleicher (15) einen ersten Eingangsanschluß für das elektrische Signal und einen zweiten Eingangsanschluß für die vom Spannungsteiler [R₃, R₄) abgegebene Teilspannung hat und die beiden Eingangssignale vergleicht, um das Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Differenzzwischen den beiden Eingangssignalen einen vorbestimmten Wert erreicht (Fig. 9, 12, 14).

"«

8. Hochfrequenz-Ofen nach den Ansprüchen 2

bis 5 oder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturglied (18) eine Entladeeinrichtung zum Entladen des Kondensators (C) mit einer vorbestimmten Emlade-Zeit-

>" konstante hat.

9. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (13") ein elektromagnetisches Relais (RL) hat, das durch das Ausgangssignal des Vergleichers

ι > (15) betätigbar ist, um die Einspeisung der Hochfrequenz-Energie zu steuern (Fig. 9).

10. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 1 oder 3 odei 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Temperatur-Fühler (12) einen Thermistor hat.

-""

11. Hochfrequenz-Ofen nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (R₃, A₄) einen SteHwiderstand (22) zum Verändern des Verhältnisses der Teilspannung hat (Fig. 14).

-'">

12. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 3 oder

8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlegen des elektrischen Signals an den Kondensator (C) ein Zeit-Relais (S) hat, das bei Erregung das elektrische Signal in den Kondensator

in (C) speist und eine vorbestimmte Zeitdauer nach der Erregung unterbricht.

13. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 3 oder 8, gekennzeichnet durch einen zweiten Temperatur-Fühler (21) außerhalb der Heizkammer (1),

r. der dem ersten Temperatur-Fühler (12) zur Kompensation von Schwankungen des elektrischen Signals aufgrund Schwankungen in der Temperatur der Zuluft in die Heizkammer (1) zugeordnet ist (Fig. 14).

in 14. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen zweiten Thermistor (21) außerhalb der Heizkammer (1), der zum ersten Thyristor (12) in Reihe liegt, um Schwankungen des elektrischen Signals aufgrund Schwankungen

■n in der Temperatur der Zuluft in die Heizkammer (1) zu kompensieren (Fig.

14).

15. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladeeinrichtung einen Widerstand (R) mit vorbestimmtem Wider-

w standswert parallel zum Kondensator (C) hat.

16. Hochfrequenz-Ofen nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (20) zum Anlegen einer Vor-Gleichspannung an den zweiten Eingangsanschluß des Vergleichers (15), die

v, so bemessen ist, daß nicht die Eingangsspannung am zweiten EingangsanschluD unter einen vorbestimmten Wert verringert wird, selbst wenn sich die Lade-Spannung des Kondensators (C) über die Entladeeinrichtung entlädt.