DE2938980A1

DE2938980A1 - Verfahren zum regeln der heizung in lebensmittelheizgeraeten

Info

Publication number: DE2938980A1
Application number: DE19792938980
Authority: DE
Inventors: Takato Kanazawa; Shigeru Kusunoki; Keijiro Mori
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-09-26
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1980-04-17
Also published as: DE2938980C2; CA1147036A; AU512878B2; FR2437577A1; FR2437577B1; GB2033108B; US4401884A; GB2033108A; AU5111579A

Description

LEINWEBER & ZIMMERMANN

PATENTAN

U Dipl.-Ing. H. Leinweber <nao-m

Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky

RoMntal 7 · D-8000 München 2

2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989
Telex 528191 lepatd
Telegr.-Adr. Leinpat München

o.n 26. September 1979

Unter Zeichen

Wy/ Z/Mü/Sd/Kg - A-4145-04

Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Osaka (Japan) Verfahren zum Regeln der Heizung in lebensmittelheizgeräten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lebensmittelheizgerät mit einer Gas-, Elektro- oder Mikrowellenheizung, und insbesondere auf ein Regelverfahren für ein solches Gerät, wobei der jeweilige Zustand der zu heizenden Lebensmittel, i.f. Heizgut genannt, durch ein Infrarotdetektorsystem überwacht wird, um den Heizvorgang zu regeln.

Eine grosse Anzahl verschiedener Verfahren zum Regeln der Heizleistung in Lebensmittelheizgeräten ist bekannt. Entsprechend der Art der Überwachungsvorrichtungen sind die typischen Verfahren nach dem Stand der Technik folgende: Das Sonderverfahren (US-PS 4 081 645), bei dem eine Sonde in das Heizgut eingebettet ist, das Abluftmessverfahren (US-PS 3 839 616), bei dem die Abluft aus der Heizkammer untersucht wird, da sich diese mit dem jeweiligen Zustand des Heizgutes ändert, und das

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Infrarotmessverfahren (US-PS 2 595 748), bei dem die Oberflächentemperatur des Heizgutes mittels ihrer Infrarotstrahlung bestimmt wird, wobei der HeiζVorgang bei Erreichen einer vorgegebenen Oberflächentemperatur beendet wird.

An Heizgeräten ist auch die Beeinflussung der Heizleistung bekannt. So zeigt die US-PS 3 470 942 ein Verfahren, bei dem das Heizen für bestimmte Zeiträume unterbrochen wird oder die Ausgangsleistung der Heizung entsprechend dem Zustand des Heizgutes verringert wird.

Beim Sondenverfahren wird zur Messung der Temperatur an einer vorgegebenen Stelle eine Sonde in das Heizgut eingebettet. Dieses Verfahren hat bei hartem Heizgut Nachteile. Beispielsweise ist beim Auftauen von tiefgekühlten Lebensmitteln das Einbetten der Sonde und damit eine Temperaturmessung nicht möglich. Ein weiterer Nachteil ist die Regelung nach der Temperaturmessung an einem einzigen Punkt im Inneren des Heizgutes. Bei diesem Verfahren wird nämlich die Oberfläche des Heizgutes häufig überhitzt, da bei üblichen Heizungen die Oberflächentemperatur des Heizgutes schneller als die Innentemperatur ansteigt.

Beim Abluftmessverfahren wird der Zustand des Heizgutes über die Temperatur oder die Feuchte der aus einem Schacht des Heizgerätes entnommenen Abluft bestimmt. Bei der Verwendung einer Gas- oder Elektroheizung ist es nachteilig, dass die Temperatur der Abluft so hoch ist, dass Änderungen der Temperatur des Heiz-J gutes nicht festgestellt werden können. Auch die relative Feuch-¹ te wird bei diesen Heizungen auf so niedrige Werte verringert, · dass Änderungen der Feuchte für praktische Zwecke nicht verwandt werden können. Andererseits treten bei einer Mikrowellenheizung

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so niedrige Lufttemperaturen auf, dass es nur möglich ist, den Zustand solchen Heizgutes zu überwachen, das eine grosse Menge ;

! von Feuchtigkeit am Siedepunkt von Wasser (100⁰C bei einem Druck j von 1 at) freisetzt.

Bei Infrarotdetektorverfahren ist es nur möglich, die Oberflächentemperatur des Heizgutes zu messen. Damit wird bei den bekannten Verfahren, bei denen der Heizvorgang bei Erreichen einer bestimmten Temperatur beendet wird, bei dickem Heizgut zwar das Ä'ussere ausreichend geheizt, das Innere bleibt aber zum grössten Teil ungeheizt. ^;

Zwar ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt, bei denen , die Heizleistung gesteuert wird. Aber solange die Steuerung nicht mit geeigneten Überwachungsmöglichkeiten versehen ist, sind die Steuervorgänge umso komplizierter und es ist umso schwieriger zu bestimmen, wie viel und wie lange geheizt werden muss. Hierdurch, ^: sind diese Verfahren in der Praxis unbrauchbar. ■'

: Zwar ist das in der US-PS 3 470 942 beschriebene Verfahren bei Speisenverkaufsautomaten brauchbar, bei denen nur eine be- :

. grenzte Anzahl und Menge von Speisen zubereitet werden muss. Diej Nützlichkeit dieses Verfahrens ist bei gewöhnlichen im Haushalt '·. benützten Heizgeräten nicht sehr gross, da bei diesen eine Viel-!

' zahl von unterschiedlichem Heizgut geheizt werden soll. ;

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Regelverfahren für Heizungen vorzuschlagen, das die bei bekannten Ge-i raten auftretenden Schwierigkeiten beseitigt. \

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Regelverfahren für Heizungen vorzuschlagen, bei dem die Dberjflächentemperatur des zu heizenden Gegenstandes in einem Lebens-i

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mittelheizgerät mittels eines Infrarotdetektorsystems zur Bestimmung des jeweiligen Zustandes des Heizgutes gemessen wird, und die Heizleistung so geregelt wird, dass beim Heizen die Oberflä-i chentemperatur und die Temperatur im Inneren des Heizgutes so weit wie möglich gleichgehalten werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Regelverfahren für Heizungen vorzuschlagen, bei dem, wenn die Oberflächentemperatur des Heizgutes einen vorbestimmten Wert erreicht hat, der Heizprozess entsprechend einem oder mehreren vorbestimmten Heizprogrammen bis zur automatischen Beendigung des Heizens festgesetzt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Regelverfahren für Heizungen vorzuschlagen, das eine "carryover-Heizung" aufweist, bei der die Heizleistung wiederholt an- und abgeschaltet wird oder die Heizleistung allmählich verringert wird.

Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe sowie weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Herdes,

Fig. 2 einen Querschnitt des elektronischen Herdes, \

Fig. 3 die relative Lage eines Zerhackerflügels und

einer Öffnung im Herd, I

Fig. 4a einen Längsschnitt des Sensors und der züge- i hörigen Schutzröhre, und

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Fig. 4b einen Querschnitt bei der Linie IVb-IVb in , Fig. 4a, I

Fig. 5a eine Aufsicht auf den Sensor und

Fig. 5b eine Seitenansicht des Sensors und :

Fig. 5c eine Unteransicht des Sensors, :

Fig. 6 eine Schaltung des pyroelektrischen Sensors
des Herdes,

Fig. 7 die Ausgangsspannung des Sensors als Funktion der Zerhackerfrequenz, ^;

Fig. 8 ein Blockschaltbild für die Temperaturerfassung und -messung mit einem Infrarotsensor,

Fig. 9 die Schaltung eines elektronischen Herdes,
und

Fig. 10 bis 14 den Zusammenhang zwischen der Änderung

der Oberflächentemperatur und der Heizleistung, aufgetragen über die Zeit
für verschiedene Regelverfahren.

Das erfindungsgemässe Regelverfahren ist für die Verwen- , dung in Lebensmittelheizgeräten mit Gas-, Elektro-, Mikrowellen-! oder einer anderen Heizung ausgelegt. Der Ausdruck "Heizen" in
dieser Beschreibung schliesst auch Vorgänge mit ein wie day Auf-· tauen von tiefgekühlten Lebensmitteln, das Aufwärmen νυη Lebensmitteln, das Kochen von Lebensmitteln u.a. Aus Gründen der gebo-j tenen Kürze ist zwar diese Beschreibung des erfindungsgemässen ; Regelverfahrens im wesentlichen auf Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einem elektronischen Herd mit Mikrowellenheizung be-> schränkt. Dies bedeutet aber keine Einschränkung des erfindungs-; gemässen Regelverfahrens. j

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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines elektronischen Herdes mit einem Heizraum 1, der von einer Tür 2 verschlossen wird, In der Mitte der Tür befindet sich ein Beobachtungsfenster 3, durch das das Innere des Heizraumes während des Heizvorganges eingesehen werden ka^n. Eine Platte 4, auf die das Heizgut gelegt wird, ist in diesem Ausführungsbeispiel als rundes Drehtischchen ausgeführt. Weiter hat bei diesem Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 5 an der Oberseite Belüftungsschlitze 6 für die Kühlluft für das Magnetron und Belüftungsschlitze 7 für die Heizkammer. Weiter hat das Gehäuse ein Bedienungsfeld 8 und Füs-se 9. Die Tür 2 wird durch Sperrhaken 10a und 10b während des Heizvorgangs geschlossen gehalten.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Gehäuse. Um die Darstellung nicht unnötig zu komplizieren, sind das Magnetron der Heizvorrichtung, ein Gebläsemotor für die Kühlluft und die den Heizraum beleuchtende Lampe nicht gezeigt. Zwischen den Heizraumwänden 11 und dem Gehäuse 5 befindet sich ein erster Motor 12, der die Platte 4 dreht, auf der das Heizgut 13 in einer Schüssel 14 steht. Die Decke des Heizraums hat in ihrer Mitte eine Öffnung 15.

Ein hinter der Öffnung 15 angebrachter Zerhackerflügel 16, der von einem zweiten Motor 17 angetrieben wird, unterbricht periodisch die durch die Öffnung 15 austretende Infrarotstrahlung. Diese Infrarotstrahlung wird durch eine reflektierende Platte 18 reflektiert, die optische Achse umgelenkt und durch ^; einen durch eine Schutzröhre 19 vor Störstrahlungseinfall ge- ; schützten Konkavspiegel 20 auf dem Infrarotdetektor 21 gesammelt.

Fig. 3 zeigt die relative Lage der Öffnung 15 in der Heizraumdecke und des Zerhackerflügels 16.

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Fig. 4a und 4b zeigen die Schutzröhre 19, den Konkavspiegel 20 und den von einem Halter 22 gehaltenen Infrarotdetektor 21. Die mit Pfeilen versehenen Linien verdeutlichen den Weg der einfallenden Infrarotstrahlung.

Fig. 5a, 5b, 5c zeigen den mit einem infrarotdurchlässi- ; gen Fenster 23, einem Detektorgehäuse 24 und Elektroden 25 versehenen Infrarotdetektor 21.

Fig. 6 zeigt als Beispiel für den Infrarotdetektor 21 eine pyroelektrische infrarotempfindliche Sensoreinheit. Aufgrund der durch den Zerhacker pulsierend einfallenden Infrarotenergie entsteht in einem Sensor S eine Ladungsänderung ^Δ Q, die einen Strom durch einen Widerstand R^ bewirkt. Die hierdurch an dem Widerstand Rq abfallende Spannung wird zur Impedanzwandlung an das Gate eines Feldeffekttransistors FET gelegt, dessen Drain mit einer Gleichspannungsquelle V-n, deren Spannung üblicherweise zwischen 5 V und 15 V ist, und dessen Source über einen Widerstand R^ mit dem Bezugspotential der Schaltung verbunden ist. Somit erzeugt eine Ladungsänderung A Q eine Spannungsänderung am Widerstand Rg. Die Ausgangsspannung wird an der Klemme out abgegriffen, die mit der Source des FET verbunden ist. Die Bezugsspannung wird an der Klemme GND angelegt.

Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung Si des Sensors S von der auf der Abszisse aufgetragenen Zerhackerfrequenz. Die Zerhackerfrequenz ist durch η . R (Hz) gegeben, wöbe} η die Anzahl der Aussparungen des Zerhackerflügels 16 (siehe Fig. 3) und R die Umdrehungszahl des Motors pro Sekunde ist. Weiter ist im Diagramm in Fig. 7 die Rauschspannung St aufgetragen. ;

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Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Infrarotdetektors. Ist beispielsweise Tp (K) die Heizgut-Oberflächentemperatur und Tq (K) die Temperatur des Zerhackerflügels und die Zerhackerfrequenz gleichbleibend 10 Hz, so kann^: die Temperaturmessung in der folgenden Weise durchgeführt werden.

Der Sensor S erfasst die Energie, die der Differenz zwischen der Heizgut- und der Zerhackerflügeltemperatur entspricht. Entsprechend dem Stefan-Boltzmanri-Gesetz ist diese Energie E gegeben durch E = K (Tp -Tq , wobei K eine Proportionalitätskonstante ist. Die dieser Energie E entsprechende Ausgangsspannung des Sensors S wird über einen Kondensator C an den Eingang eines Wechselspannungsverstärkers A gelegt, von diesem verstärkt, durch eine Diode D gleichgerichtet und durch ein Tiefpassfilter IPF in eine Gleichspannung umgewandelt.

Andererseits wird die Zerhackertemperatur Tq mittels eines Thermistors o.dgl. gemessen, mit der Proprotionalitätskon- ; stante multipliziert und das sich ergebende K . Tq^ ebenfalls : an das Tiefpassfilter angelegt, so dass am Ausgang des Tiefpassfilters bzw. an einem Punkt a der Schaltung ein Ausgangssignal entsteht, das nur der Heizgutoberflächentemperatur Tr₁ entspricht. Somit misst dieses System die Heizgutoberflächentemperatur Tp in Form einer Spannung V^.

Wenn die am Punkt a anliegende Spannung Vmp des Tiefpassfilters LPF auf Komparatoren C-], C2 und C? gegeben wird, die sio mit vorgegebenen Spannungen Vo-1, Vdo und V-n*, die bestimmten Temperaturen T^, T2 und Ύ-ζ entsprechen, vergleichen, ist es mög- _; lieh, die Beziehung zwischen der Heizgutoberflächentemperatur Tp und den eingestellten Temperaturen anzugeben.

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Fig. 9 zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltung eines elektronischenHerdes. Die Netzspannung wird durch einen Stecker 26 eingespeist. Ein Varistor 27 verhindert Fehlfunktionen oder Ausfall der Schaltung aufgrund von Blitzschlag oder etwas ähnlichem. Ein Transformator hat eine Primärwicklung 28, eine Hochspannungs-Sekundärwicklung 29 und eine Heizungs-Sekundärwicklung 30. Die Hochspannungs-Sekundärwicklung 29 ist an ihrem einen Ende geerdet und an ihrem anderen Ende mit der Parallelschaltung eines Kondensators 31 und eines Entladungswiderstandes 32 verbunden. Ein Varistor 33 ist zum ^: Schütze einer Diode 34 zu dieser parallelgeschaltet. Die Diode 34 ist einerseits mit dem Ausgang der Parallelschaltung des Kon-i densators 31 und des Widerstandes 32 verbunden und andererseits über einen Widerstand mit Erde. Ein Magnetron M hat eine Antenne 35. Die Windung % des Transformators dient zur Synchronisation der Arbeitsvorgänge einer Kontrolleinheit mit der Netzspannung. Eine Windung 37 öffnet und schliesst einen Relaiskontakt 3C in der Netζspannungsversorgung des Transformators und eine Windung 39 öffnet und schliesst einen Hochspannungskontakt 40, durch den das Anlegen der Hochspannung an dem Magnetron M gesteuert wird. Eine Schmelzsicherung F verhindert eine Überlastung der Schaltung.

V/ird in der obigen Schaltung das Verfahren der variablen relativen Einschaltdauer benutzt, so ändert sich damit auch die Mikrowellenausgangsleistung. Ist beispielsweise ein Impuls int er-vall 20 Sekunden, so hängt die mittlere Mikrowellenausgangslei- ; stung vom Anschalt- zum Ausschaltverhältnis des Magnetrons ab, ' wie im einzelnen in der folgenden Tabelle gezeigt wird.

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Anschaltzeit Ausschaltzeit mittlere Ausgangs-Heizleistung (See) (See) leistung

20 0 P_R

10 10 \ P_E

2 18 IP.

Tu ^R

Die Erfindung beseitigt unter Beibehältung des Vorteils des Infrarotdetektorverfahrens, nämlich der Verhinderung des Überhitzens des Heizgutes, den Nachteil dieses Verfahrens, dass nämlich nur die Oberflächentemperatur und nicht die Innentemperatur des Heizgutes gemessen werden kann. Dies geschieht dadurch, dass die Heizung geeignet gesteuert wird und gleichzeitig der Heizvorgang automatisch mittels einer geschlossenen Regelschleife abgeschaltet wird.

Mit Ausnahme einiger weniger Heizgeräte wird bei normalen Heizgeräten zunächst nur die Oberfläche des Heizgutes erwärmt. Mit Ausnahme von wenigen Heizgutarten, die entweder wenig kompakt oder wie Wasser ohne weiteres eine Konvektion zulassen, nimmt die Temperatur der meisten Lebensmittel, wie z.B. Fleisch, Kuchen oder Gemüse an der Oberfläche schnell, aber im Inneren nur langsam zu.

Eine der Heiztechniken, die bisher vorgeschlagen worden sind, um das ungleichmässige Aufheizen des Heizgutes zu vermeiden, ist das sogenannte "carry-over-Verfahren" oder das Übertraf gungsverfahren. Bei ihm wird eine bestimmte Zeit geheizt und eine bestimmte Zeit die Heizung ausgeschaltet, so dass die Heizgut-Oberflächentemperatur durch den Wärmeverlust an die umgebende Luft und in das Innere des Heizgutes durch Wärmeleitung abnimmt j Andererseits fliesst dem Heizgut inneren von der auf höherer Tem-i

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peratur befindlichen Oberfläche Wärme zu. Dies ergibt eine gleichmässige Temperaturverteilung sowohl auf der Oberfläche \ als auch im Inneren des Heizgutes.

Durch diesen Heizmechanismus sinkt die Heizgut-Oberflächentemperatur aufgrund der gleichförmigen Temperaturverteilung an der Oberfläche und im Inneren des Heizgutes langsamer als bei normalen Heizmethoden.

Überdies ist es aufgrund der Tatsache, dass während des Heizintervalls die von den inneren Teilen des Heizgutes aufgenommene Wärmemenge abnimmt, wodurch die Anstiegsrate der Oberflächentemperatur zunimmt, möglich, den Grad der gleichförmigen Temperaturverteilung aus der Änderung in der Oberflächentemperatur herzuleiten.

Ein anderes wirkungsvolles Mittel zur Beseitigung der ungleichförmigen Temperaturverteilung zwischen der Oberfläche und den inneren Teilen des Heizgutes ist es, die Heizleistung bei Fortschreiten des Heizvorganges allmählich zu verringern.

Dies rührt von der Tatsache her, dass während des anfängrlichen Zeitintervalls hoher Heizleistung hauptsächlich die Temperatur der Heizgutoberfläche ansteigt, und die Anstiegsrate in der Oberflächentemperatur mit der Abnahme der Heizleistung abnimmt, wohingegen die Anstiegsrate der Innentemperatur aufgrund der von der Oberfläche ins Innere geleiteten Wärme nicht abnimmt. Auf , diese Weise wird der Temperaturausgleich weiter gefördert. |

Natürlich ist die kombinierte Verwendung der "carry-oberr Heizmethode" und des Verfahrens mit allmählich verringerter Heizleistung eine weitere wirkungsvolle Möglichkeit für den Temperaf turausgleich zwischen Oberfläche und Innerem des Heizgutes.

-to

- \c—

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Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit verschiedenen Beispielen erläutert.

Die Fig. 10a und 10b zeigen Beispiele, wie das erfindungsgemässe Regelverfahren zum Auftauen von Fleisch oder etwas ähnlichem eingesetzt wird. Der Temperatursollwert Tg ist +15⁰C. Das Ausschaltintervall wurde in der Grössenordnung eine Minute gewählt.

N gibt die Zahl der einzelnen An- und Abschaltzyklen an. In dem in Fig. 10a gezeigten Beispiel wurde ein massives Heizgut geheizt und N = 3 einprogrammiert. Das Plateau der Aufheizkurve bei O⁰C wird durch die zum Schmelzen von Eis nötige Wärme verursacht.

In dem in Fig. 10b gezeigten Beispiel hatte das aufzutauende Heizgut eine geringe Dicke und deshalb wurde N = 1 einprogrammiert. Unter dem Temperatur-Zeitdiagramm ist in den Fig. 10a und 10b jeweils das zugehörige Heizleistungs-Zeitdiagramm zu sehen.

In Fig. 10a wurde beim Erreichen des Temperatursollwertes T-g bei den Zeiten i, ii und iii jeweils das Heizen für einen bestimmten Zeitabschnitt unterbrochen und nach dem letzten Ausschaltintervall beendet.

Fig. 11 zeigt ein anderes Beispiel. Der Temperatursollwert Tg (in diesem Beispiel 15⁰C) wurde vor Beginn des Heizens | eingegeben. Durch geeignete Vorgänge im Kontroll-Kreis wurden wurden Temperaturzwischenwerte T^-t und Τ*το (in diesem Beispiel : 5⁰C und 1O⁰C) bestimmt, von denen jeder in einem vorbestimmten i Verhältnis zum eingegebenen Temperatursollwert T-g steht. Obwohl keine Einzelheiten des für solche Vorgänge nötigen Kontrollkrei-¹-

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ses gezeigt sind, ist es offensichtlich, dass solche Vorgänge nach dem Stand der Technik leicht digital nach einer Analog-Digit alumwandlung durchgeführt werden können. Ob die Heizgut-Oberflächentemperatur die Temperaturen Tg, T^ und T-^ erreicht hat, kann leicht durch Überwachen der Ausgänge der in Fig. 8 gezeigten Komparatoren bestimmt werden.

Zwischen dem Beginn des Heizens und dem Erreichen der Temperatur T^-i hat die Ausgangsleistung den Wert Ph, zwischen dem Erreichen der Temperatur T^ und dem Erreichen der Temperatur Tj^j2 den Wert P2 und zwischen dem Erreichen der Temperatur Tjvjp und der Endtemperatur Tr, den Wert P?. Diese Ausgangsleistun-r gen sind in das Gerät einprogrammiert und zwischen den Ausgangsleistungen besteht die Relation P? ■< P2 < P-j.

Fig. 12 zeigt eine Abwandlung des in Fig. 11 gezeigten Beispieles. Dem Zeitabschnitt t-j, der vom Beginn des Heizens bis zum Erreichen der Temperatur Tt.™ verstreicht und während dem mit der Ausgangsleistung P/ geheizt wird, folgt ein gleich langes Abschaltintervall. Anschliessend an dieses Abschaltintervall ι wird bis zum Erreichen der Temperatur T^o ^mit der Ausgamjslei- ·. stung Pt- geheizt. Beim Erreichen der Temperatur Tvro wird für dieselbe Zeit, die vorher geheizt worden ist, die Heizleistung ab-_: geschaltet. Anschliessend daran v/ird bis zum Erreichen der Endtemperatur Tg mit der Ausgangsleistung P^ geheizt.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Beispiel. Nach dem Erreichen des eingegebenen Temperatursollwertes Tg v/ird das Heizen für die Zeit t-j, die vom Beginn des Heizens bis zum Erreichen des Tempe-r ratursollwertes benötigt worden ist, unterbrochen. Anschliessend wird erneut bis zur Temperatur Tg hochgeheizt und erneut für die zum Hochheizen benötigte Zeit unterbrochen. Die Heizleistung :

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bleibt während der verschiedenen Heizvorgänge gleich. In Fig. 13 ist die Zahl N der An- und Absehaltzyklen 5.

Fig. 14 zeigt ein weiteres Beispiel. Nach dem Erreichen des Temperatursollwertes wird das Heizen für eine bestimmte vorgegebene Zeit T, beispielsweise eine Minute, unterbrochen und anschliessend erneut bis zur Temperatur Tg hochgeheizt und wiederum für die vorgegebene Zeit T unterbrochen und so fort.

Es ist möglich, ein Verfahren zu verwenden, bei dem der Heizvorgang eingestellt wird, wenn der Unterschied S-j, S2, S₇ zwischen dem Temperatursollwert und der Oberflächentemperatur, die zur Zeit des erneuten Beginns des Heizens nach einem vorhergehenden Abschaltintervall erreicht wird, kleiner als ein vorgegebener Schwellwert, beispielsweise 1⁰C, ist. Ein anderes wirkungsvolles Verfahren ist es, den Heizvorgang einzustellen, wenn irgendeines der benötigten Anschaltintervalle L-j, I^ und L* in Fig. 13 bzw. t^, t^ und t^ in Fig. 14 kleiner als ein vorgegebener Schwellwert, beispielsweise 10 Sekunden, v/ird.

Die obige Beschreibung zeigt, dass unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Wärme von aussen in das Heizgut dringt, erfindungsgemäss die Oberflächentemperatur des Heizgutes mittels eines Infrarotdetektorsystems erfasst wird, um ein Anbrennen der Lebensmittel zu verhindern. Das erfindungsgemässe Regelverfahren hat bei der praktischen Verwendung viel weniger Beschränkungen als das Sondenverfahren oder das Abluftmessverfahren. Da das Verfahren eine geschlossene Regelschleife aufweist, bei der die Heizleistung aufgrund des gemessenen Temperaturwertes geregelt wird, treten keine Unterschiede zwischen dem Temperatursollwert und d£r Endtemperatur der lebensmittel auf. Somit werden die vor dem Heizen benötigten Informationen verringert, so dass leichter ein automatisches Kochen von Lebensmitteln möglich ist. ,

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Claims

__y 293898Q

Patentansprüche :

rl.) Verfahren zum Regeln der Heizung in Lebensmittelheizgeräten mit einem Infrarotdetektor zur Messung der Oberflächentemperatur des Heizgutes, einer Heizung und einer Heizungssteuerung zum Einschalten, Steuern der Heizleistung und Ausschalten der Heizung mit folgenden Verfahrensschritten: einer ersten Heizphase, in der dem Heizgut Wärme zugeführt wird, bis die Oberflächentemperatur zumindest einen vorgegebenen Temperatursollwert erreicht hat, gekennzeichnet durch eine anschließende zweite Heizphase, in der zumindest eine der folgenden beiden Heizarten angewendet wird:

(a) eine erste Heizart, bei der die Heizung wiederholt an- und abgeschaltet wird und

(b) eine zweite Heizart, bei der die Heizleistung der Heizung allmählich verringert wird,

und an deren Ende die Heizeinwirkung auf das Heizgut beendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizphase des Heizgutes aus einer vorgegebenen Anzahl von An- und Abschalt-Zyklen besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursollwert die gewünschte Endtemperatur des Heizgutes ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Temperatursollwert ein Temperaturzwischenwert ist, der niedriger ist als die gewünschte Endtemperatur.

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ORlGlNAL INSPECTED

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5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem An- und Abschalt-Zyklus der zweiten Heizphase zunächst die Heizung für ein Abschaltintervall ausgeschaltet und anschließend eingeschaltet wird, bis die Oberflächentemperatur des Heizgutes wieder die gewünschte Endtemperatur erreicht hat, und daß aufgrund der gemessenen Oberflächentemperaturänderungen selbsttätig das ^nde der Heizeinwirkung auf das Heizgut bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltintervalle jeweils eine vorbestimmte konstante Zeitdauer (T) haben (Fig.10).
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abschaltintervall eine Zeitdauer (t^, \>2· · ·) gleich derjenigen des vorhergehenden Anschaltintervalls hat (Fig.12).
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizphase und damit die Heizeinwirkung auf das Heizgut beendet wird, wenn unmittelbar vor dem erneuten Anschalten nach einem Abschaltintervall in einem der An- und Abschalt-Zyklen der Differenzbetrag zwischen der gewünschten Endtemperatur des Heizgutes und der gemessenen Oberflächentemperatur kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert (Fig. 13).
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizphase und damit die Heizeinwirkung auf das Heizgut beendet wird, wenn ein Anschaltintervall in einem der An- und Abschalt-Zyklen kürzer ist als ein vorgegebener zeitlicher Schwellwert (Fig.14).
10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Oberflächentemperatur einen vorgegebenen Temperatur-

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zwischenwert erreicht hat und dem Zeitpunkt, an dem sie durch die An- und Abschaltzyklen der Heizung die gewünschte Endtemperatur erreicht hat, die Änderungen der Oberflächentemperatur gemessen werden, um hierdurch selbsttätig das Ende der Heizeinwirkung auf das Heizgut zu bestimmen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Abschaltintervalle nach dem Erreichen eines vorgegebenen Temperaturzwischenwertes eine bestimmte vorbestimmte konstante Zeitdauer hat.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Abschaltintervalle nach dem Erreichen eines vorgegebenen Temperaturzwischenwertes eine Zeitdauer gleich derjenigen des vorhergehenden Anschaltintervalls hat.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Heizphase und damit die Heizeinwirkung auf das Heizgut beendet wird, wenn während der An- und Abschalt-Zyklen der Heizung der Differenzbetrag zwischen der Oberflächentemperatur und der gewünschten Endtemperatur kleiner wird als ein vorgegebener Schwellwert.

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