DE2935271C2

DE2935271C2 - Temperaturfühler

Info

Publication number: DE2935271C2
Application number: DE2935271A
Authority: DE
Inventors: Kazunari Tenri Nara Kotaka; Yoshimi Kumagai; Masumi Ikoma Nara Yamaguchi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1978-08-31
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1985-01-31
Also published as: US4377733A; DE2935271A1

Description

oder Backgeräts, bei dem die in Fig.7 dargestellte Temperaturmeßsonde verwendet wird,

F i g. 9 eine weitere Ausführungsform der Temperaturmeßsonde, die der Temperaturmeßsonde von F ig. 6(A) und 7 ähnlich ist,

Fig. 10(A), 10(B) und 11 verschiedene Ansichtsformen der in F i g. 9 dargestellten Tetcperaturrneßsonde,

Fig. 12,13(A), 13(B) und 14 verschiedene Darstellungen der Temperaturmeßsonden, die zur Ermittlung von Daten untersucht wurden, und

Fig. 55 eine graphische Darstellung, in der über der Länge der Antennenelemente die Temperatur der Antennenelemente aufgetragen ist wobei die Antennenelemente Teil der in den Fig. 12,13(A). 13(B)und 14 dargestellten Temperaturmeßsonden sind.

Zunächst sei darauf hingewiesen, daß die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Mikrowellenofen bzw. -herd begrenzt ist auch wenn die vorliegende Erfindung am Anwendungsbeispiel eines Mikrowellenofens, der in den Zeichnungen dargestellt ist, beschrieben wird. Die erfindungsgemäße drahtlose Überwachungs- und Meßeinrichtung kann genau so gut auch bei anderen Koch- oder Backgeräten, beispielsweise bei einer Kombination aus einem Mikrowellenofen bzw. einer Mikrowellen-Backröhre und anderen Herden oder öfen mit Heizquellen angewandt werden. Die vorliegende Erfindung soll jedoch nachfolgend anhand des Mikrowellenofens erläutert werden.

Fi g. 1 zeigt einen Mikrowellenofen tO mit einer erfindungsgemäßen Funkübertragungseinrichtung. Der Mikrowellenofen 10 umfaßt eine Tür 12, Türveredilüsse 14, einen Drehteller 22, einen Schalter 20 zum öffnen der Tür, sowie ein Bedienungsfeld mit einem Tasteneingabeteil 18 und einer Anzeigeeinrichtung 16. Die Speise 24 wird auf den Drehteller 22 gelegt. In die Speise 24 wird eine Sonde 26 eingesteckt um die Innentemperatur der Speise 24 zu messen bzw. zu überwachen. Eine Heizhülse bzw. ein Heizelement 28, wie etwa eine Bräunungsvorrichtung wird zur Funkübertragung von der Sonde 26 verwendet.

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Mikrowellenofen 10. im Mikrowellenofen 10 befindet sich eine Sonde 26, die in die Speise 24 eingesetzt ist, eine Heizhülse 28 mit einem Heizelement 30, einen Hohlleiter 32, eine Magnetfeldröhre 34, eine Funkübertragungseinheit 36, eine Versorgungssteuereinheit 38, einen Motor 40 für den Drehteller, zwei Auflagerollen 42, sowie zwei Drosselgehätise 44.

In dem Mikrowellenofen 10 befindet sich gegenüber einem herkömmlichen Mikrowellenofen zusätzlich eine Funkübertragungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, um die Innentemperatur der Speise 24 zu messen bzw. zu überwachen. Die Funkübertragungseinrichtung umfaßt die Heizhülse 28, die Funkübertragungseinheit 36 sowie die Sonde 26.

Die Funkübertragungseinheit 36 erzeugt eine Reihe von Signalen in gleicher Weise wie der sogenannte Phase-Lock-Loop-(PLL)-Schaltkreis, bei dem ein spannungsgeregelter Oszillator (VCO) verwendet wird. Dieser PLL-VCO-Schaltkreis ist so ausgelegt, daß er eine Reihe von Signalen erzeugt, deren Frequenz genau in einem vorgegebenen Maße während eines bestimmten Zeitraums ansteigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steigt die Frequenz etwa 1 kHz in einem Zeitraum von 8,3 msec an. Die Heizhülse 28 überträgt die Signalfolge von der Funkübertragungseinheit 36 zur Sonde 26. Mit der Funkübertragungseinheit wird die Innentemperatur der Speise 24 in der nachfolgenden Weise gemessen und überwacht

F i g. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Funkübertragungseinrichtung, die eine Antenne 58, einen LC-Resonanzkreis 60, einen Sender 56, einen Empfänger 62, einen Prozessor (CPU) 66, eine Anzeigeeinrichtung 64, eine Tasteneingabeeinheit 72, eine Mikrowellenerzeugungssteuerschaltung 68 und eine Magnetfeldröhre 70 umfaßt
Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Heizhülse 28 stellt die

ίο Antenne 58 dar. Der LC-Resonanzkreis 60 ist für Resonanzvorgänge vorgesehen.

Der Sender 56, der Empfänger 62, sowie der Prozessor 66 befinden sich in der in F i g. 2 dargestellten Funkübertragungseinheit 36. Der Sender 56 überträgt die Signalfolge vom Prozessor 66. Der Empfänger 62 empfängt die Resonanzfrequenz, die vom LC-Resonanzkreis 60 im Resonanzfall bzw. im Resonanzbetrieb erzeugt wird. Der Resonanzbetrieb wird zum Feststellen oder Ermitteln der Innentemperatur der Speise 24 verwendet

Die vom Empfänger 62 empfangene Resonanzfrequenz wird dem Prozessor 66 zugeführt, so daß die erzeugte Resonanzfrequenz in eine Information über die Temperatur entsprechend der festgestellten Innentemperatur umgesetzt wird. Der Prozessor 66 speichert zunächst die Information, so daß die festgestellte Resonanzfrequenz in die Information über die Temperatur umgesetzt werden kann.
Die Information über die Temperatur wird zwischenzeitlich auf dem Anzeigefeld 64 angezeigt, das der in F i g. 1 dargestellten Anzeigeeinrichtung 16 zugeordnet ist. Die Tasteneingabeeinheit 72 ist der in F i g. 1 dargestellten Tasteneingabeeinheit 18 zugeordnet bzw. stellt diese Tasteneingabeeinheit 18 von F i g. 1 dar, und dient dazu, eine bestimmte Temperaturangabe in den Prozessor 66 einzugeben. Der Prozessor 66 steuert die Mikrowellenerzeugungssteuerschaltung 68, um Mikrowellen-Energie bereitzustellen, bis die eingestellte Temperatur im Prozessor 66 erreicht ist. Entsprechend der Differenz zwischen der festgestellten Temperatur mittels des Empfängers 62 und der in den Prozessor 66 eingegebenen Temperatur steuert der Prozessor 66 mit Mikrowellenerzeugungssteuerschaltung 68 derart, daß die Magnetfeldröhre 70 eingeschaltet und Energie erzeugt wird.

In Fig.4 sind die Resonanzeigenschaften eines Quarzoszillators in Abhängigkeit von der Temperatur aufgetragen. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, ist die Resonanzfrequenz des Quarzoszillators genau proportional zur Temperatur. Beispielsweise beträgt die Resonanzfrequenz des Quarzoszillators bei — 10⁰C 10,559436 MHz, bei 20⁰C 10,587516 MHz und bei 100⁰C 10,662396 MHz. Das bedeutet, daß die Steigung a= 936 Hz/°C ist. Diese Kennlinie des Quarzoszillators,

d. h. die exakte Änderung der Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur wird für die vorliegende Funkübertragungseinrichtung ausgenutzt.

Um diese Temperatur-Resonanz-Kennlinien zu erhalten, wird ein vorgegebenes Volumen eines Quarzkristalls so geschnitten, daß sich die Zahl der Eigenschwingung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ändert. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Quarz verwendet, bei dem ein KS-Schnitt mit c^;nem Schnittwinkel von 5° von der Y-Schnittebene weg vorhanden ist. Der Schwingquarz wird in dem Resonanzkreis aufgenommen, um den <?-Wert im Resonanzkreis zu erhöhen, da der (?-Wert des Schwingquarzes sehr hoch ist.

Die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises mit dem Schwingquarz ist ständig ein Teil der Resonanzfrequenz des Schwingquarzes selbst bei einer vorgegebenen Frequenz von beispielsweise 1 kHz über den gesamten Temperaturbereich. Oder anders ausgedrückt, die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises in dem Schwingquarz entspricht genau der Resonanzfrequenz des Schwingquarzes selbst. Daher gibt die festgestellte Resonanzfrequenz des Resonanzkreises, der den Schwingquarz umfaßt, eine bestimmte Innentemperatur der Speise 24 wieder.

Anstelle des Schwingquarzes kann auch irgendein keramischer Oszillator verwendet werden, da keramische Oszillatoren Eigenschaften aufweisen können, gemäß denen sich die Resonanzfrequenz genau mit der Umgebungstemperatur ändert Selbstverständlich können auch andere temperaturempfindliche Elemente verwendet werden, soweit sie nur dieselben Kennlinien oder Eigenschaften im Resonanzbetrieb wie der Quarzoszillator, aufweisen. Der Resonanzbetrieb sollte nicht auf eine lineare Abhängigkeit begrenzt sein, vielmehr ist auch nicht-linearer Resonanzbetrieb möglich.

F i g. 5 zeigt eine spezielle Ausführungsform der Sonde 26 in perspektivischer Darstellung. Die Sonde 26 weist einen rohrförmigen Mantel 80 und ein Handgriffgehäuse 82 auf.

In einem Mantel im Innern des Handgriffgehäuses 82 befindet sich eine Öffnung 84, durch die ein Schraubenzieher hindurchgeschoben werden kann, um die Kapazität eines Einstellkondensators einzustellen, der sich in der Sonde 26 befindet. Die Kapazität wird so auf einen festen Wert eingestellt, daß der Resonanzkreis im Innern der Sonde 26 die größte Intensität irgendeiner Resonanzfrequenzkomponente erzeugen kann. Nach dem Einstellen der Kapazität wird die Öffnung 84 mit einer Metallschraube oder einem anderen Element verschlossen.

Fig.6 zeigt einen Querschnitt durch die in Fig.5 dargestellte Sonde 2. Im rohrförmigen Mantel 80 befindet sich ein Oszillator 301, ein Röhrchen 302, eine Spitze 303 sowie eine Leitung 312.

Der Oszillator 301 ist in der Nähe der Spitze 303 des Röhrchens 302 angeordnet und kann beispielsweise der Quarzschwinger, der keramische Oszillator oder irgendein anderes temperaturempfindliches Element sein, wie es im Zusammenhang mit Fig.4 beschrieben wurde. Wie F i g. 6 weiter zeigt befindet sich im Handgriffgehäuse 82 ein metallisches Schutzrohr 304, zwei Hohlräume 305 und 306, eine Rahmenantenne 307, eine Leiterplatte 309, eine Leitung 310 sowie eine Drosselanordnung 311. Auf der Leiterplatte 309 befindet sich ein Kondensator 308.

Die Rahmenantenne 307 befindet sich im Hohlraum 305, so daß sie die elektromagnetischen Schwingungen für die Funkübertragung empfängt und die Resonanzfrequenz aussendet, die durch den Resonanzkreis erzeugt wird, der sich in der Sonde 26 befindet Die Leiterplatte 309 befindet sich im Hohlraum 306. Die Leitung 310 verbindet die Rahmenantenne 307 mit der Leiterplatte 309. Die Leitung 312 verbindet den Osazillator 301 mit der Leiterplatte 309. Die Drosselanordnung 311 ist erforderlich, damit das Eindringen von Mikrowellensignalen in die inneren Schaltelemente der Sonde 26 verhindert wird, wie dies dem Fachmann an sich bekannt ist Die Drosselanordnung 311 ist so ausgebildet daß sie die Leitung 310 umgibt

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Drossel 311 umgefalzt bzw. umgebogen ist, so daß sich dadurch ein kleineres Volumen für die Sonde 26 ergibt. Die Drossel 311 befindet sich zwischen der Rahmenantenne 307 für die Funkübertragung und dem Resonanzkreis mit dem Oszillator 301 und dem Kondensator 308 mit Ausnahme eines Leiterelements, aus dem die Rahmenantenne 307 besteht.

Weiterhin ist eine nicht-metallische Abdeckung 314 vorgesehen, um das Anfassen der Probe 26 auch dann zu ermöglichen, wenn das metallische Schutzrohr 304 auf Grund der von der gekochten oder gebratenen Speise 24 abgestrahlten Hitze heiß wird.

F i g. 6(B) zeigt eine Schaltungsausführung des Resonanzkreises innerhalb der Sonde 26. Elemente, die Elementen von Fig.6(A) entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Ein Einstellkondensator 315 befindet SiCn Eüi ucT Leiterplatte 309 iiilu liegt ZUm Kondensator 308 parallel. Die Kapazität des Einstellkondensators 315 wird mit einem Schraubenzieher eingestellt. Durch Einstellung der Kapazität des Einstellbzw. Trimmerkondensators 315 erhält der Resonanzkreis mit dem Oszillator 301, dem Kondensator 308, dem Einstellkondensator 315 und der Rahmenantenne 307 die größte Intensität für die jeweiligen Resonanzfrequenzkomponenten. Der Osazillator 301 ist Teil des Resonanzkreises, so daß der <?-Wert des Resonanzkreises erhöht wird, da der Oszillator 301 einen sehr hohen ζ)-Wert aufweist

Für die Sonde 26 ist keine Batterie zum Betreiben des Resonanzkreises erforderlich. Der Resonanzkreis wird durch die auf ihn einwirkenden elektromagnetischen Schwingungen gespeist. Darüber hinaus weist die Verwendung des Einstellkondensators 315 den Vorteil auf, daß die Ausgangspegel der Resonanzfrequenzkomponenten des gesamten Resonanzkreises auf einem geeigneten Wert gehalten werden, und daß der Schwingquarz 301, der Teil des Resonanzkreises ist, mit einer Frequenz erregt werden kann, die nahe der Resonanzfrequenz des Schwingquarzes 301 selbst liegt.

F i g. 7 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Sonde 101, die im wesentlichen der in F i g. 6(A) dargestellten Sonde entspricht. Bei dem in Fig.7 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Sonde 101 ein Röhrchen 102, einen Verbindungsbereich 103a, ein Handgriffgehäuse 103 mit zwei Hohlräumen 1036 und 103c, sowie eine Drossel 103d Im Röhrchen 102 befindet sich ein Oszillator 104 nahe der Spitze. Der Oszillator 104 kann ein Quarzschwinger, ein keramischer Oszillator od. dgl. sein. Der in F i g. 7 dargestellte Oszillator 104 entspricht dem in F i g. 6(A) dargestellten Oszillator 301.

Im Hohlraum 103c befindet sich eine Leiterplatte 105, eine Batterie H2 und ein Schalter iii. Im Hohlraum 1036 befindet sich eine Rahmenantenne 106. Die Drosselanordnung 103c/ weist einen von einem in der Nähe des Hohlraumes 103c liegenden Bereich ausgehenden Vorsprung tO3d', einen weiteren Vorsprung in der Nähe des Hohlraumes 103c und noch einen, von einem in der Nähe des Hohlraumes 1036 befindlichen Bereich ausgehenden Vorsprung 103</"auf.

Der Abstand »d« in der Drosselanordnung i03d ist >i/8 groß, um die Drosselanordnung iO3d zu erhalten. Die Drosselanordnung 103</ist umgefalzt bzw. umgebogen, um das gesamte Volumen der Sonde 101 gering zu halten.

Eine Leitung 107 verbindet den Oszillator 104 mit den Schaltungselementen, die in oder auf der Leiterplatte 105 angeordnet sind. Eine weitere Leitung 108 verbindet die Rahmenantenne 106 mit den Schaltungselementen

der Leiterplatte 105.

Zum Ein- und Ausschalten de;; Schalters 111 ist ein Schalterbetätigungsglied 116 vorgesehen, das aus einem Magneten besteht und in einer Führung 115 verschiebbar ist, die in einer Schutzschicht 109 ausgebildet ist. Das Handgriffgehäuse 103 und die Rahmenantenne 106 sind zum Schutz gegen äußere Einwirkungen mit der Schutzschicht 109 ummantelt. Die Schutzschicht 109 besteht aus einem Kunstharz od. dgl. Eines der Schaltungselemente der in F i g. 7 dargestellten Temperaturmeßanordnung ist ein Trimm- bzw. Einstellkondensalor. In diesem Falle sollte ein Loch oder eine öffnung zum Einstellen des Einstellkondensators entsprechend der in F i g. 5 dargestellten öffnung84 vorgesehen sein.

F i g. 8(A) zeigt den Schaltungsaufbau eines Schwingkreises, der sich in der Temperatursop.de 10! befindet. Elemente, die denen von F i g. 7 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Schwingkreis weist einen Oszillatorteil 113, der als wesentlichstes Element eines Transistors Q 1 aufweist, sowie einen Verstärkerteil 114 auf, der als wesentlichstes Element einen weiteren Transistor Q 2 aufweist. Der Oszillatorteil 113 wird mit der Batterie 112 bei Betätigen des Schalters 111 gespeist.

Der Oszillatorteil 113 schwingt entsprechend der Resonanzfrequenz des Oszillators 104, wobei diese Resonanzfrequenz von der Umgebungstemperatur abhängt. Der Verstärkerteil 114 verstärkt die Ausgangssignale des Oszillatorteils 113, die dann zur Signalübertragung an die Rahmenantenne 106 gelangen.

Fig.8(B) zeigt eine schematische Darstellung einer Funkübertragungseinrichtung mit der in den F i g. 7 und 8(A) dargestellten Temperatursonde 101 in Anwendung mit einem Herd, einem Ofen oder einem sonstigen Kochgerät, insbesondere einem Mikrowellenofen. Die Funkübertragungseinrichtung umfaßt die Temperatursonde 101, eine Ofenantenne 119, eine Steuereinheit 120 und eine Erregerschaltung 122. Die Temperatursonde 101 weist das Röhrchen 102 und das Handgriffgehäuse 103 auf. Das Röhrchen 102 wird in eine Speise 123 eingesteckt, die auf einem im Ofenraum 117 befindlichen Drehteller 121 liegt

Die Temperatursonde 101 wird bei eingeschaltetem Schalter 111 in die Speise 123 gesteckt. Auf Grund des Oszillators 104 schwingt der Oszillatorteil 113 in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Die Oszillatorausgangssignale werden im Verstärkerteil 114 so verstärkt, daß die Rahmenantenne 106 Signale aussendet, die die Temperatur im Ofenraum 117 wiedergeben.

Die erzeugten Signale werden mit der Ofenantenne 119, die sich im Ofenraum 117 befindet, empfangen. Die Ausgangssignaie der Ofenantenne i i9 gelangen an die Steuereinheit 120, in der die festgestellten Signale in eine der Temperatur entsprechende Information umgesetzt werden. Die Steuereinheit 120 speichert die zuvor eingestellte Temperatur, bis zu der der Ofen bzw. das Kochgerät aufgeheizt werden soll. Die Steuereinheit 120 reguliert die Erregerschaltung 123 so, daß die Differenz zwischen der festgestellten Temperatur und der eingestellten Temperatur Null wird.

Um die Länge des Handgriffgehäuses 103 weiter zu verkleinern, ist es vorteilhaft, wenn die Drosselanordnung 103</ein Material aufweist, dessen Dielektrizitätskonstante höher als Luft ist Mit einem solchen Material ist es möglich, die Wellenlänge der Signale zu verkürzen, die vom Material abgestrahlt werden, da die Wellenlänge umgekehrt proportional zur Dielektrizitätskonstanten ist Daher kann die Länge des Handgriffgehäuses 103, in der sich die Drossekinordnung 103c7 befindet, verkleinert werden. In einem solchen Falle ist es daher nicht nötig, daß die Drossclanordnung \03d umgebogen bzw. gefalzt ist. Mit einem solchen Material können auch andere Drosselanordnungen in ihren Abmessungen verkleinert werden.

Als Material kann Tetrafluoräthylen-Polymer, P.P.O (Polypropylenoxid)-Kunstharz (mil jeweils £-=-2,6—3,0), ein keramischer Werkstoff (εH-9,0) u.dgl. verwendet werden.

Nachfolgend soll eine weitere Ausführungsform der Temperatursonde beschrieben werden, bei der ein Wärmeanstieg in der zuvor erwähnten Rahmenantenne verhindert wird.

Die in den Fig. 9, 10(A), 10(B) und 11 dargestellte Teruperatursonde entspricht der in F i g. 6(A) und 7 dargestellten Temperatursonde. F i g. 9 zeigt einen Querschnitt durch die Temperatursondenanordnung. In Fig. 10(A) ist die Temperatursonde in Aufsicht und in Fig. 10(B) von der Seite dargestellt. Der innere Aufbau der Temperatursonde ist in F i g. 11 perspektivisch wiedergegeben.

Wie aus den F i g. 9,10(A), 10(B) und 11 zu ersehen ist, umfaßt die Temperatursonde ein Handgriffrohr 206, einen Anschlußbereich 206a, ein nadeiförmiges Röhrchen 207, eine Sondenantenne 208, ein temperaturempfindliches Element 209, eine Drosselanordnung 210, eine Leiterplatte 211, eine Leitung 212, eine Metallschicht 213, sowie einen Schutzmantel 214. Die Sondenantenne 208 ist um einen aus Kunstharz bestehenden Spulenkern 215 gewickelt. Mit Ausnahme der Metallschicht 213 sind alle anderen Elemente der Temperatursonde bereits erläutert worden, so daß auf eine weitere Beschreibung dieser Elemente verzichtet werden kann.

Die Metallschicht 213 befindet sich in der Nähe und längs der Sondenantenne 208. Die Sondenantenne 208 ist so lang gewählt, daß eine Art Resonanzkreis, die aus der Sondenantenne 208, der Drosselanordnung 210 usw. besteht, nicht in Resonanz gerät, die Länge der Sondenantenne 208 kann durch die Ergebnisse folgender Untersuchungen festgelegt werden.

Untersuchungsmethode

Eine bestimmte Temperatursonde mit einer festen Ausbildung der Drosselanordnung 210 wird auf den Drehteller eines Mikrowellenofens gelegt. Es werden verschiedene Arten von Temperatursonden, wie sie im weiteren noch beschrieben werden, nacheinander untersucht. Der Mikrowellenofen weist eine Ausgangsleistung von 650W auf. Bei sich drehendem Drehteller wird die nicht in eine Speise cingcstrccktc Terr.pcratursonde 1 Minute lang der Mikrowellenenergie ausgesetzt Dann wird die Oberflächentemperatur der Temperatursonde mit einem Thermometer gemessen. Die Umgebungstemperatur bei dieser Messung wird auf etwa 20 bis 22°C gehalten. Der Schutzmantel 214 wird lediglich der Bequemlichkeit halber entfernt

Untersuchung I

Die Fig. 12 und 13(A) zeigen eine Ausführungsform, bei der die Sondenantenne 208 um einen stabförmigen Spulenkern 215 gewickelt ist Die Länge der Sondenantenne 208 wird in Schritten von 1 cm zwischen 24 und 45 cm verändert Die sich dabei ergebenden 22 Temperatursonden mit den unterschiedlich langen Sondenantennen 208 werden entsprechend dem zuvor beschrie-

benen Untersuchungsverfahren geprüft. Man erhält die in Fig. 15 dargestellten Daten (I) bzw. den in Fig. 15 dargestellten Kurvenverlauf (I), wobei die Temperatur (in °C) der Sondenantenne auf der Ordinate und die Länge (cm) der Sondenantenne auf der Abszisse aufgetragen ist.

Der Kurvenverlauf (I) zeigt, daß die geringste Temperatur von etwa 50°C bei Längen der Sondenantennen 208 von etwa 24,30,36 und 42 cm auftritt.

Untersuchung Il

Wie die Fig. 12 und 13(B) wiedergeben, ist die Sondenantenne 208 um einen rohrförmigen Spulenkern 215 gewickelt. Die Länge der Sondenantenne 208 ändert sich in derselben Weise wie bei der Untersuchung I. Dann wird die Untersuchung nochmals durchgeführt und man erhält den in F i g. 15 dargestellten Verlauf (II).

Der Kurvenverlauf (11) läßt erkennen, daß die kleinste Temperatur von etwa 60⁰C höher als die Temperatur beim Kurvenverlauf (I) ist, und daß die kleinste Temperatur von etwa 60° C bei Sondenantennenlängen von etwa 28,34 und 40 cm auftritt.

Untersuchung III

erwärmung geschützt. Die Stromdichte des durch die Sondenantenne 208 fließenden Stromes wird weiterhin durch entsprechende Wahl der Länge der Sondenantenne 208 verringert, indem die Mikrowellenausbreitung auf der Sondenantenne 208 verringert werden kann.

Wie F i g. 14 zeigt, ist die Sondenantenne 208 um den stabförmigen Spulenkern 215 gewickelt. Darüber hinaus wurde seitlich längs der Sondenantenne 208 die Metallschicht 213 angebracht und mit dem Handgriffrohr 206 verbunden. Die Länge der Sondenantenne 208 wurde in der zuvor beschriebenen Weise verändert. Die Temperatursonden, die jeweils die in dieser Weise ausgebildete Sondenantenne 208 und die Metallschicht 213 aufweisen, wurden mit dem Untersuchungsverfahren geprüft und man erhielt den in Fig. 15 dargestellten Kurvenverlauf (111).

Aus den Ergebnissen der Untersuchungen (I) bis (IU) ergibt sich, daß sich die Temperatur der Sondenantenne 208 unabhängig von der Ausbildung des Spulenkerns 215 und unabhängig vom Vorliegen der Metallschicht 213 entsprechend einem Abstand von etwa 6 cm periodisch ändert Der Abstandswert von etwa 6 cm entspricht All (wobei die Wellenlänge der Mikrowellen ist). Oder anders ausgedrückt, die Wellenausbreitung der Mikrowelle auf der Sondenantenne 208 ändert sich entsprechend einer Änderung der Länge der Sondenantenne 208 von etwa 6 cm, nämlich entsprechend All. Die Länge der Sondenantenne 208, bei der die Ausbreitung der Mikrowellen verhindert wird, wird als die Länge definiert, bei der der Resonanzbetrieb bzw. der Resonanzfaii in diner Art Resonanzkreis, der aus der Sondenantenne 208, der Drosselanordnung 210 usw. besteht, unterbunden bzw. gedrosselt ist.

Die Metallschicht 213 verhindert darüber hinaus auch das Ansteigen der Temperatur der Sondenantenne 208 auf Grund der Mikrowellenenergie. Die Metallschicht 213 schützt die Sondenantenne 208 vor Bestrahlung mit Mikrowellenenergie, so daß dadurch verhindert wird, daß sich die Sondenantenne 208 aufheizt

Mittels der Metallschicht 213 wird die Stromdichte des durch die Sondenantenne 208 oder eine Spulenschleifenantenne fliegenden Stroms verringert Dadurch wird eine Aufheizung durch magnetische Induktion, die an der Sondenantenne 208 auftritt, verringert Dadurch werden Überschläge oder Entladungen zwischen den Drähten in der Sondenantenne 208 unterbunden. Die Sondenantenne 208 wird wirkungsvoll vor einer Selbst-Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Ein derartiger Temperaturfühler ist aus der japani- Patentansprüche: sehen Patentanmeldung 53-71 353 bekannt Als Wärmeempfindliches Element liegt ein Thermistor vor, der bei

1. Temperaturfühler zum Überwachen der Tem- Temperaturänderung die Sendei'requenz eines im Temperatur eines sich in einem Mikrowellenherd befin- 5 peraturfühler eingebauten Schwingkreises verändert, denden Kochgutes mittels Funkübertragung, mit ei- Die jeweilige Frequenz wird über ein Antennenelement nem wärmeempfindlichen Element, das die Sende- abgestrahlt und von einem Empfänger empfangen, der frequenz eines im Temperaturfühler eingebauten aus der Frequenz die Temperatur des Kochgutes be- und mit einem Antennenelement durch eine Hohl- stimmt, in das der Temperaturfühler eingesteckt ist. Der raumresonanz hindurch verbundenen, gegen die Mi- 10 Schwingkreis ist nach außen durch ein metallisches Gekrowellen-Heizstrahlung abgeschirmten Schwing- häuse gegen die heizenden Mikrowellen abgeschirmt, kreises in Abhängigkeit von der Temperatur verän- durch welches Gehäuse nur die Antenne durch eine dert, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlraumresonanz-Einfachdrossel hindurch nach außen geführt ist

— das wärmeempfindliche Element als in den 15 Dieser bekannte Temperaturfühler ist großvolumig Schwingkreis eingebauter Oszillator (104; 301; aufgebaut, und die Abschirmung des Schwingkreises; 209) ausgebildet ist, dessen Resonanzfrequenz nach außen ist nicht zufriedenstellend.

sich mit der Temperatur ändert, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einem

— die Drossel eine Doppelkammerdrossel (103t/; Temperaturfühler der eingangs genannten Art anzuge-210; 311) ist. 20 ben, der einen kompakten Aufbau mit guter Abschirmung aufweist

2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch ge- Die erfindungsgemäße Lösung ist im Hauptanspruch kennzeichnet daß der Resonanzkreis (60; 301, 306 gekennzeichnet Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gebis 309) mit dem wärmeempfindlichen Schaltkreis- genstand von Unteransprüchen.

element (104; 209; 301) ein ohne eigene Stromquelle 25 Di^ Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Re-

von außen erregbarer Resonanzkreis ist, dessen Q- sonanzschwingkreis mit einem in den Schwingkreis ein-

Wert durch das wärmeempfindliche Schaltkreisele- gebauten Oszillator, z. B. einem Schwingquarz vorliegt

ment überhöht wird(Fig. 6A;6B). Dieser Schwingquarz verändert seine Resonanzfre-

3. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch ge- quenr. abhängig von der Temperatur. Damit ändert sich kennzeichnet, daß der Resonanzkreis ein das war- 30 auch die Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Der meempfindliche Schaltkreiselement einschließender einfache Schwingkreisaufbau, bei dem das wärmeemp-Schwingkreis ist, der mit einer im Temperaturfühler findliche Element bereits Teil des Sendekreises ist, erangeordneten Batterie gespeist wird (F i g. 7; 8A). laubt einen sehr kompakten Aufbau. Duch Verwendung

4. Temperaturfühler nach Anspruch 1, 2 oder 3, einer Doppelkammerdrossel ist eine gute Abschirmung dadurch gekennzeichnet, daß in der Doppelkammer- 35 des Schwingkreises nach außen erzielt, so daß dieser drossel ein Material enthalten ist, dessen Dielektrizi- durch die heizenden Mikrowellen nicht beeinflußt wird, tätskonstante höher als die Dielektrizitätskonstante Für möglichst geringe Beeinflussung der Temperaturvon Luft ist. Sendefrequenz durch die heizenden Mikrowellen ist es

5.Temperaturfühler nach Anspruch 4,dadurch ge- von besonderem Vorteil, die Länge der Antenne mil

kennzeichnet daß das Material Tetrafluoräthylen- 40 einem geradzahligen Vielfachen von etwa A/2 zu wäh-

Polymer, ein Polypropylenoxid enthaltendes Kunst- len, wobei Xdie Wellenlänge der Mikrowellen ist.

harz, Keramik oder dergleichen ist. Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeich-

6. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 nungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeemp- F i g. 1 die perspektivische Darstellung eines Kochfindliche Schaltkreiselement (104; 209; 301) ein 45 bzw. Backgeräts, insbesondere eines Mikrowellenher-Quarzschwinger oder ein Schwinger auf Keramik- des mit einer Funkübertragungseinrichtung,
basis ist. Fig. 2 einen Querschnitt durch das in Fig. 1 darge·

7. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 stellte Gerät,

bis 6, gekennzeichnet durch einen Einstellkondensa- F i g. 3 ein Blockschaltbild der Funkübertragungseintor (315) als Teil des Resonanzkreises, der durch eine 50 richtung,

öffnung (84) im Gehäuse des Temperaturfühlers F ig. 4 eine graphische Darstellung, die die Resonanzeinstellbar ist eigenschaften eines Oszillators zur Ermittlung der Tem ·

8. Temperaturfühler nach einem der vorstehenden peratur von Speisen wiedergibt, die in dem in F i g. 1 und Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine me- 2 dargestellten Gerät gekocht bzw. gebacken werden,
tallische Schutzschicht (213) auf der Gehäuseinnen- 55 F i g. 5 eine Temperaturmeßsonde bzw. einen Tempeseite im Bereich der Antenne als Wärme- und/oder raturfühler, der Teil der Funkübertragungseinrichtung Mikrowellenschutz angebracht ist. ist,

9. Temperaturfühler nach einem der vorstehenden Fig. 6(A) eine fragmentische Darstellung der in Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge Fig. 5 dargestellten Temperaturmeßsonde,

der Antenne (208) etwa ein ganzzahliges Vielfaches eo Fig.6(B) ein erfindungsgemäßes Ausführungsbei·

von A/2 beträgt, wobei mit A die Wellenlänge der spiel für den Resonanzkreis, der sich in der in den F i g. 5

Mikrowellen-Heizstrahlung bezeichnet ist. und 6(A) dargestellten Temperaturmeßsonde befindet,

Fig. 7 eine andere Ausführungsform der Tempera-

turmcßsonde, die im wesentlichen der Temperaturmeß-

65 sonde von Fi g. 6(A) entspricht,

Fig. 8(A) einen Schwingkreis, der sich in der in F i g. 7

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler gemäß dargestellten Temperaturmeßsonde befindet,

dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. F i g. 8(B) eine schematische Darstellungeines Koch-