DE3041122C2 - Mikrowellenherd mit einer Infrarot-Meßfühlereinheit - Google Patents

Description

!nfra^>tstrahlen aus einem bestimmen Bereich des Garguis, sondern aus verschiedenen Bereichen des Heizraumes. Aus diesem Grunde enthält die Detektoranordnung eine Zerhackeranordnung für die aufgenommenen Infrarotstrahlen, die aus zwei mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufenden und parallel zueinander angeordneten Blendenscheiben besteht. Hierbei besitzt die eine Blendenscheibe im wesentlichen radial verlaufende Schlitze, während die andere Blendenscheibe eine Vielzahl von Löchern aufweist. Die DetektoranordnLng beim bekannten Mikrowellenofen ist somit völlig anders geartet als die Meßfühlereinheit beim beanspruchten Mikrowellenherd nach der vorliegenden Erfindung.

Aus der EP-OS 15 710 ist ein Kochherd mit einer Infrarot-Detektore-nrichtung bekannt Bei dieser ist eine zylindrische Haube vorgesehen, der in horizontaler Stellung über einen Umlenkspiegel Infrarotstrahlen zugeführt werden, die unter Anwendung eines Hohlspiegels von einer vor dem Hohlspiegel angeordneten Meßze'Ie nur bezüglich der Randbereiche erfaßt werden. Dieses Verfahren ist meßtechnisch sehr ungünstig, da einerseits nur der Randabschnitt des Meßbereiches erfaßt wird und außerdem bei Verschmutzung eines in der Detektoreinrichtung verwendeten Reflektors die Regelgenauigkeit deutlich abnehmen kann. Auch ist der gerätemäßige Aufwand sehr groß.

Aus der GB-PA 20 01 166 ist ebenfalls eine Strahlungsdetektoreinrichtung für einen Mikrowellenherd bekannt. Auch hier ist der Meßfühler in einem horizontal gelagerten Zylinder angeordnet. Die zur Messung verwendete Infrarotstrahlung wird über einen leicht verschmutzbaren Umlenkspiegel zum Meßfühler geleitet.

Diese Detektoreinrichtung weist im wesentlichen die gleichen Nachteile auf wie die entsprechende Detektoreinrichtung in der genannten EP-OS.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mikrowellenherd mit einer Infrarot-Meßfühlereinheit zu schäften, die einfach aufgebaut ist und die höchst zuverlässig und sehr genau die vom Gargut abgestrahlte Infrarotstrahlung zu messen vermag.

Diese Aufgabe wird bei dem anfangs genannten Mikrowellenherd erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß der Hohlkörper ein Hornstrahler ist, der einen sich zum Heizraumgehäuse erstreckenden Hohlraum aufweist, dessen Durchmesser sich in Richtung auf das Heizraumgehäuse vergrößert, dessen kleinste Öffnungsgröße kleiner ist als die Wellenlänge der Mikrowellen und dessen Erweiterungswinkel so bemessen ist, daß nur die vom Gargut emittierte Infrarotstrahlung auf den Infrarotmeßfühler gelangt, und daß die von anderen Bereichen als dem Gargut her einfallenden Infrarotstrahlen nach mehrfacher Reflexion in dem Hohlraum wieder aus diesem herausgelenkt werden.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine perspektivische Darstellung eines Mikrowellenherds mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Innenaufbausdes Mikrowellenherds nach Fi g. 1,

F i g. 3 eine in vergrößertem Maßstab und teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung eines Hauptteils des Mikrowellenherds nach F i g. 1 und 2,

Fig. 4A und 4B Schnittansichten zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Infrarot-Meßfühlereinheit beim Mikrowellenherd gemäß F i g. 1 bis 3,

F i p. 5A und 5B schematische Darstellungen des Meßfelds der Infrarot-Meßfühlereinheit,

F i g. 6 ein Schaltbild einer Meßsignal-Verarbeitungsschaltung für die Meßsignale beim Mikrowellenherd nach F i g. 1 bis 3.

Gemäß F i g. 1 bildet das Gehäuss 1 des Mikrowellenherds einen Heizraum 2, an dessen Vorderseite eine Tür 3 angeordnet ist Am Boden des Heizraums 2 befindet sich eine Drehscheibe 4, die das zu garende Gut zu tragen vermag und in Drehung versetzbar ist An der

ίο einen Seite der Stirnplatte des Gehäuses 1 ist eine Schalttafel 5 vorgesehen, an welcher verschiedene Schaltelemente 6a, Sb und 6c zur Einstellung der Heizbedingungen, wie Heizenergiepegel, Heizzeit usw., sowie ein Temperaturanzeiger 7 zur Anzeige der mittels einer noch zu beschreibenden Infrarot-Meßfühltreinheit gemessenen Gargut-Temperatur angeordnet sind.

Gemäß F i g. 2 ist die Drehscheibe 4 mit einem Motor 9 über eine drehbare Welle 8 verbunden, welche den Boden des Heizraums 2 durchsetzt. Das zu garende Gut bzw. Nahrungsmittel wird auf die Drehscheibe 4 aufgesetzt Im oberen Bereich des Innenraums des Gehäuses 1 ist ein Magnetron 11 als Hochfrequenz-Heizstrahler angeordnet Der Motor 9 wird eingeschaltet, wenn das Magnetron 11 zur Abgabe von Mikrowellen (Hochfrequenzwellen) aktiviert ist, wobei das Gargut 10 auf der Drehscheibe 4, die durch den Motor 9 in Drehung versetzt wird, di'rch die vom Magnetron 11 abgestrahlten Mikrowellen erwärmt wird.
Die vom Magnetron 11 erzeugten Mikrowellen werden mittels eines Wellenleiterrohrs 12 in eine Abstrahlöffnung 12a im oberen Bereich des Heizraums 2 geleitet. Unterhalb der Abstrahlöffnung 12a ist ein durch einen Motor 13 antreibbares Ablenk-Flügelrad 14 angeordnet wobei die vom Magnetron 11 abgestrahlten, durch das Wellenleiterrohr 12 zur Abstrahlöffnung 12a geleiteten Mikrowellen durch das Flügelrad 14 abgelenkt und verteilt und infolgedessen gleichmäßig durch den gesamten Innenraum des Heizraums 2 abgestrahlt werden. Das auf der Drehscheibe 4 befindliche Gargut wird somit auf seiner gesamten Oberfläche gleichmäßig von den Mikrowellen beaufschlagt, so daß seine gesamte Oberfläche, ohne lokale Unregelmäßigkeiten, gleichmäßig erwärmt wird.
Im oberen Bereich des Innenraums des Gehäuses 1 ist weiterhin eine Luftleitung 15 vorgesehen, die durch einen Teil der Oberseite des Heizraums 2 gebildet wird und die mit einem im oberen Bereich des Heizraums 2 vorgesehenen, sich an die Leitung 15 anschließenden Lufteinlaß 16 in Verbindung steht. Mittels eines in der Luftleitung 15 angeordneten Gebläses 17 wird Außenluft über die Luftleitung 15 durch den Lufteinlaß 16 in den Heizraum 2 eingeleitet, so daß in letzerem ein abwärts gerichteter Luftstrom entsteht. Durch diesen Luftstrom werden Dampf und andere, bei der Beaufschlagung des Garguts 10 mit den Mikrowellen entstehende Stoffe über einen in der einen Seitenwand des Heizraums 2 vorgesehenen Auslaß 18 ausgetrieben.

An der dem Lufteinlaß 16 zugewandten Wand der Luftleitung 15 ist eine für Infrarotstrahlung durchlässige Membran 19 angebracht, die beispielsweise aus einer Nylonfolie oder aus Acrylharz besteht. Über der Membran 19 ist eine Infrarot-Detektor- bzw. -Meßfühlereinheit 20 vorgesehen, welche die bei der Beaufschlagung des Garguts 10 mit Mikrowellen von diesem abgestrahlte Infrarotstrahlung mißt. Zwischen die Meßfühlereinheit 20 und die Membran 19 ist ein Lichtunterbrecher bzw. -zerhacker 21 eingefügt, der über Riemenscheiben 22a, 22£> und einen Riemen 22c mit dem Motor 13 ver-

bunden und durch diesen so antreibbar ist, daß er in regelmäßigen Abständen die über den Lufteinlaß 16 und die für Infrarotstrahlung durchlässige Membran 19 vom Gargut 10 einfallende Infrarotstrahlung unterbricht. Die vom Lichtzerhacker 21 durchgelassene Infrarotstrahlung wird auf die Meßfühlereinheit 20 geworfen.

Der Lichtzerhacker 21 besteht aus einer Scheibe, die auf der einen Seite schwarz gestrichen ist und infolgedessen ein Infrarot-Emissionsvermögen von etwa 1 besitzt, während an ihrer anderen Seite ein Infrarot-Reflektor vorgesehen ist. Der Lichtzerhacker 21 ist dabei so angeordnet, daß die den Infrarot-Reflektor aufweisende Seite der Einfallsseite bzw. dem Gargut 10 zugewandt ist. Weiterhin ist der Lichtzerhacker 21 mit auf gleiche Umfsp.gsabstar.de verteilten Einschnitten bzw. Schlitzen versehen, so daß er bei seiner Drehung die einfallende Infrarotstrahlung mit einem Tastverhältnis von 50% unterbricht. Das Tastverhältnis von 50% weist darauf hin, daß die Umfangsbreite jedes Einschnitts bzw. Schlitzes jeweils dem Umfangsabstand zwischen zwei benachbarten Einschnitten bzw. Schlitzen entspricht. Die vom Lichtzerhacker 21 intermittierend durchgelassene Infrarotstrahlung trifft auf die Infrarot-Meßfühlereinheit 20 auf.

F i g. 3 veranschaulicht den wesentlichen Teil des erfindungsgemäßen Mikrowellenherds mit der Infrarot-Meßfühlereinheit, dem Lichtzerhacker 21 und einer Antriebsanordnung für diesen.

Gemäß F i g. 3 ist an der Oberseite 24 des Heizraums 2 ein Plattenelement 25 mit einem U-förmigen Querschnitt montiert. Das Plattenelement 25 dient zur Halterung bzw. Lagerung des Motors 13 und der Riemenscheiben 22a und 22b. In dem der Membran 19 zugewandten Bereich des Plattenelements 25 ist eine öffnung 26 vorgesehen, über welcher ein Hornstrahler 27 angeordnet ist. Im oberen Abschnitt des Hornstrahlers 27 ist eine abgestufte Ausnehmung 32 vorgesehen, in die ein Infrarot-Meßfühler 28 eingesetzt ist. Der Hornstrahler 27 und der Infrarot-Meßfühler 28 bilden die Infrarot-Meßfühlereinheit 20. Der Hornstrahler 27 weist einen sich in seiner Längsrichtung in seinem Durchmesser erweiternden, kegelstumpfförmigen Trichter 29 auf, der mit seinem offenen, d. h. den größten Durchmesser besitzenden Ende dem Plattenelement 25 zugewandt ist Die kleinste Öffnungsgröße der Höhlung 29 ist weiterhin kleiner als die Wellenlänge der Mikrowellen, die in die Höhlung 29 einfallen. Der Hornstrahler 27 besteht aus einem Haupt-Kornkörper 30 aus einem Kunstharz, wie ABS-Harz (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer), und einem spiegelglanzpolierten Hochfrequenz-Abschirrriclcment 31 in Form einer galvanischen oder anderen Beschichtung auf der Gesamtoberfläche des Hornkörpers 30.

Die Ausnehmung 32 steht mit dem kegelstumpfförmigen Teil der Höhlung 29 des Homstrahles 27 an der von der Seite des größten Durchmessers abgewandten Seite in Verbindung. Die Ausnehmung 32 besitzt eine abgestufte Querschnittsform mit einem Abschnitt kleineren Durchmessers am engeren Teil der Höhlung 29 und einem Abschnitt größeren Durchmessers, der sich vom Abschnitt kleineren Durchmessers vom Hornstrahler 27 nach außen erstreckt Der Infrarot-Meßfühler 28 ist in die abgestufte Ausnehmung 32 eingesetzt Die aus dem Hornstrahler 27 und dem an diesem angebrachten Infrarot-Meßfühler 28 bestehende Infrarot-Meßfühlereinheit 20 ist dadurch festgelegt, daß vom Plattenelement 25 nach oben ragende Ansätze 34 in die Umfangsfläche des Hornstrahlers 27 an der weiteren Seite des kegelstumpfförmigen Trichters 29 eindringen. In den oberen Abschnitt der abgestuften Ausnehmung 32 ist ein den eingesetzten Meßfühler 28 abdeckender Deckel 35 eingesetzt. Durch den Deckel 35 wird die Beaufschlagung des Infrarot-Meßfühlers 28 mit Mikrowellen von der dem Gargut 10 gegenüberliegenden Seite her verhindert.

Die Infrarot-Meßfühlereinheit 20 ist mit einer Signalverarbeitungsschaltung 41 (vgl. F i g. 6) verbunden, die

ίο im Mikrowellenherd-Gehäuse 1 angeordnet ist. Ein von der Meßfühlereinheit 20 geliefertes Meßsignal wird zur Verarbeitung der Schaltung 41 zugeführt.

Bei dem die Infrarot-Meßfühlereinheit 20 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisenden Mikrowellenherd wird das Eindringen von Störsignalen in den Infrarot-Meßfühler 28 weitgehend ausgeschaltet, so daß praktisch nur die vom Gargut 10 emittierte Infrarotstrahlung abgegriffen wird.
Die genannte Wirkung ist dem Umstand zuzuschreiben, daß das »Sichtfeld« der Infrarot-Meßl'ühlereinheii 20 entsprechend dem Erweiterungswinkel des konischen Trichters 29 festgelegt ist, weil der Hornstrahler 27 der Infrarot-Meßfühlereinheit 20 so angeordnet ist. daß der konische Trichter 29 mit seiner sich erweiternden Seite dem Heizraum 2 zugewandt ist. Auf diese Weise kann der Bereich des Meßfelds wirksam bestimmt werden. Im folgenden sind diese Bedingungen anhand der F i g. 4A und 4B näher erläutert Neben der vom Gargut 10 emittierten Infrarotstrahlung fallen auch Infrarotstrahlen, die von verschiedenen Teilen der mit Mikrowellen beaufschlagten Innenwandfläche des Heizraums 2 ausgehen, in den konischen Trichter 29 des Hornstrahlers 27 ein. Wenn dabei alle in den Trichter 29 eintretenden Infrarotstrahlen durch den Meßfühler 28 gemessen werden würden, würden die Meßwerte Fehler enthalten, durch die eine genaue Messung der Temperatur des Garguts 10 verhindert werden würde. Zur Gewährleistung einer genauen Temperaturmessung ist es daher erforderlich, daß andere, Störelemente bildende Infrarotstrahlen als die vom Gargut 10 emittierte Infrarotstrahlung daran gehindert werden, den in der Ausnehmung 32 an der Oberseite des Hornstrahlers 27 angeordneten Infrarot-Meßfühler 28 zu erreichen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Einfall dieser Stör-Infrarotstrahlung auf den Meßfühler 28 auf die im folgenden beschriebenen Weise verhindert. Gemäß F i g. 4A wird nämlich ein Infrarotstrahl IR 1, der innerhalb des Erweiterungswinkelbereichs des Trichters 29 des Hornstrahlers 27 einfällt durch die Innenfläghe reflektiert und auf den Meßfühler 28 geworfen. Gemäß Fig.4B wird andererseits ein Infrarotstrahl IR2, der von einem Bereich außerhalb des Erweiterungswinkeis einfällt, unter Verhinderung eines Auftreffens auf den Meßfühler 28 zur offenen Seite des Trichters 29 zurückgeworfen, indem er innerhalb der Höhlung 29 zickzackartig reflektiert wird. Infolgedessen kann nur die innerhalb des Erweiterungswinkelbereichs des Trichters 29 einfallende Infrarotstrahlung auf den Infrarot-Meßfühler 28 auftreffen, während die aus anderen Richtungen einfallenden Infrarotstrahlen an einem Auftreffen auf den Meßfühler 28 gehindert werden. Infolgedessen kann durch entsprechende Wahl des Erweiterungswinkels des Trichters 29 unter Berücksichtigung der Höhe des Heizraums 2 (praktisch entsprechend dem Abstand zwischen Meßfühler 28 und Drehscheibe 4), des Mindestdurch'messers des auf der Drehscheibe 4 zu erwärmenden Garguts 10 usw. der Meßbereich zweckmäßig, d. h. innerhalb des Flächenbereichs des Garguts 10 fest-

gelegt werden, so daß zur Gewährleistung genauer Meßergebnisse nur die Infrarotstrahlung vom Gargut 10 gemessen bzw. abgegriffen wird.

Wenn der Meßbereich, wie erwähnt, auf den Flächenbereich des Garguts 10 begrenzt ist, bestimmt sich die Intensität F der auf den Infrarot-Meßfühler 28 auftreffenden Infrarotstrahlen durch folgende Gleichung:

F = π ■ (—) dw/S.

Darin bedeuten:

a = Länge der Mittelachse des Trichters 29 des Hornstrahlers 27 in dessen Längsrichtung,

r = Radius des Trichters 29 an seiner Öffnungsseite,

5 = Lichtempfangsfläche des Infrarot-Meßfühlers 28.

dw = Menge der Infrarotstrahlung pro Flächeneinheit des Garguts 10.

Wie aus obiger Gleichung hervorgeht, hängt die Infrarotstrahlungsintensität Fnicht von der Strecke b zwischen Gargut 10 und Infrarot-Meßfühler 28 ab, so daß bei dieser Ausführungsform keine auf den Abstand b bezogene Korrekturgröße berücksichtigt zu werden braucht. Während nämlich die Intensität der Infrarotstrahlung mit dem Quadrat der Strecke bzw. des Abstands b abnimmt, entfällt die Abhängigkeit der Intensität Fder einfallenden Infrarotstrahlung von der Strecke b bei Anwendung des Prinzips, daß sich die Meßfläche entsprechend dem Quadrat der Strecke b vergrößert.

Falls die Höhe des Heizraums 2 etwa 200 mm beträgt und der Mindestdurchmesser des zu garenden Guts 10 bei beispielsweise 60 mm liegt, läßt sich die praktisch nur vom Gargut 10 emittierte Infrarotstrahlung äußerst genau und zuverlässig dann messen, wenn der Erweiterungswinkel der Höhlung 29 in einem Bereich von 4 bis 10° gewählt wird.

Beim Drehscheiben-Mikrowellenherd kann gemäß F i g. 5A der Temperaturzustand des Garguts 10 über eine große Fläche desselben hinweg (schraffierter Bereich) bei der Drehung der Drehscheibe 4 gemessen werden, indem der Meßbereich Z auf den Bewegungsbereich des Garguts 10 verlegt wird. Im Fall eines Mikrowellenherds mit fester Gutauflage kann der Meßbereich Z gemäß F i g. 5B praktisch auf den Mittelbereich des Garguts 10 gelegt werden.

Beim Mikrowellenherd mit der beschriebenen Infrarot-Meßfühlereinheit 20 ist außerdem die Hochfrequenz-Abschirmung 31 aus Metall oder einem ähnlichen Werkstoff auf der Oberfläche des Hornstrahlers 27 angeordnet, dessen Mindestöffnungsgröße wiederum kleiner ist als die Wellenlänge der vom Magnetron 11 emittierten Mikrowellen. Infolgedessen werden die Mikrowellen an einem Eintritt in die Höhlung 29 des Hornstrahlers 27 gehindert. Beim erfindungsgemäßen Mikrowellenherd wird somit die Infrarotmessung in keinem Fall durch Mikrowellen vom Magnetron gestört Aufgrund der wirksamen Abschirmung vor Mikrowellen kann der Infrarot-Meßfühler 28 zuverlässig arbeiten und äußerst genaue Meßdaten liefern.

Das Ausgangssignal der Infrarot-Meßfühlereinheit 20 wird an den Eingang der in Fig.6 veranschaulichten Signalverarbeitungsschaltung 41 angelegt Zur Erleichterung des Verständnisses sind der Lichtzerhacker 21 und der Infrarot-Meßfühler 28 in F i g. 6 in Verbindung mit der Verarbeitungsschaltung 41 veranschaulicht.

Der Infrarot-Meßfühler 28 besteht aus einem photoelektrischen Wandlerelement 28a, welches die intermittierend vom Lichtzerhacker 21 durchgelassene lnfrarotstrahlung empfängt und sie in elektrische Signale umsetzt, einem aus einem Feldeffekttransistor (FET) bestehenden Pufferverstärker 28£> zur Impedanzanpassung der elektrischen Ausgangssignale sowie Widerständen. Der photoelektrische Wandler 28a, der Pufferverstärker 26b und die Widerstände sind üblicherweise auf einem einzigen Halbleiter-Chip in Form einer Einheit integriert. Ein Wechselspannung-Ausgangssignal vom Meßfühler 28 wird an den Eingang einer Verstärkerschaltung 43 aus einem Operationsverstärker 42 als Hauptbauteil und Widerständen angelegt und auf einen vorgegebenen Pegel verstärkt. Das verstärkte Signal wird zu einem Vollweg-Gleichrichterkreis 44 geleitet, der aus Operationsverstärkern 45 und 46, Rückkopplungs-Dioden für diese, Rückkopplungswiderständen usw. besteht und eine Vollweg-Gleichrichtung seines elektrischen Eingangssignals durchführt und ein Gleichspannungssignal entsprechend dem Amplitudenpegel des Eingangssignals erzeugt. Ein Spannungsausgangssignal des Gleichrichterkreises 44 wird zu einer Gleichspannung-Verstärkerschaltung 48 aus einem Operationsverstärker 47 als Hauptbauteil und Widerständen geleitet, in welcher im Spannungssignal enthaltenes Hintergrundrauschen und andere Störungsfaktoren kompensiert bzw. beseitigt werden. Das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 48 wird sodann an die invertierende Eingangsklemme eines Addierkreises 50 angelegt, der als Hauptbauteil einen Operationsverstärker 49 aufweist.

Die Schaltung gemäß Fig.6 umfaßt weiterhin eine Temperaturmeßschaltung 51 zur Messung der Temperatur des Lichtzerhackers 21. Die hauptsächlich aus einer Diode 52 und einem Operationsverstärker 53 bestehende Temperaturmeßschaltung 51 stützt sich auf die Temperaturkennlinie im Durchschaltbetrieb der Diode.

Die Temperatur des Lichtzerhackers 21 wird durch die Diode 52 als elektrisches Signal abgenommen. Das elekrische Meßsignal wird durch einen Operationsverstärker 53 einer Gleichspannungsverstärkung unterworfen. Das durch die Temperaturmeßschaltung 51 abgegriffene elektrische Temperaturmeßsignal wird an die nichtinvertierende Eingangsklemme des Addierkreises 50 angelegt, welcher die Differenz zwischen dem von der Infrarot-Meßfühlereinheit 20 an seine invertierende Eingangsklemme angelegten Meßsignal und dem an seine nicht-invertierende Eingangsklemme angelegten Meßsignal für den Lichtzerhacker 21 ermittelt.

Das vom Addierkreis 50 gelieferte Differenzsignal stellt die Temperatur des Garguts 10 dar. Der Infrarot-Meßfühler 28 mißt, genauer gesagt, die durch den Lichtzerhacker 21 intermittierend unterbrochene Infrarotstrahlung, so daß sein Meßausgangssignal V folgender Beziehung entspricht:

K prop, σ Ie, Γ}-Darin bedeuten:

ο — Stcfan-Boltzmann'sche Zahl,
Ti = Temperatur des zu erwärmenden Garguts 10,
T2 = Temperatur des Lichtzerhackers 2ί,

£i = Infrarot-Emissionsvermögen des Garguts 10,
£2 = Infrarot-Emissionsvermögen des Lichtzerhakkers21.

Die Temperatur des Garguts 10 läßt sich somit dadurch ermitteln, daß mit Hilfe des Addierkreises 50 die von der Temperaturmeßschaltung 51 gemessene Temperatur des Lichtzerhackers 21 zu dem durch die Infrarot-Meßfühlereinheit 20 gelieferten und invertierten Meßausgangssignal hinzuaddiert wird. Das die Temperatur des Garguts 10 angebende Ausgangssignal des Addierkreises 50 wird in einen Digitalcode umgesetzt, durch den Temperaturanzeiger 7 an der Schalttafel 5 des Mikrowellenherd-Gehäuses 1 angezeigt und als Steuer- bzw. Regelsignal zum Magnetron 11 geliefert

Bei der Herstellung des Hornstrahlers 27 können zudem zwei Hornelemente identischer Gestalt in entgegengesetzter Anordnung miteinander verbunden werden. Der Form des Trichters 29 des Hornstrahlers 27 ist nicht auf die konische Konfiguration beschränkt; beispielsweise kann auch eine Höhlung bzw. ein Trichter mit Parabolform angewandt werden.

Dem Fachmann sind also verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

25

30

35

40

45

50

55

60

S:

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Mikrowellenherd mit einem Mikrowellen emittierenden Magnetron, mit einem Heizraumgehäuse, das das zu erwärmende Gargut aufnimmt und einen an seiner Oberseite vorgesehenen Infrarot-Übertragungsabschnitt zur Übertragung der Infrarot-Strahlung vom Gargut aufweist, mit einer über dem Infrarot-Übertragungsabschnitt angeordneten Infrarot-Meßfühlereinheit, die einen im oberen Teil des Infrarot-Übertragungsabschnittes angeordneten Hohlkörper enthält und aus einem Material gebildet ist, das für Mikrowellen undurchlässig ist, und am oberen Ende des Hohlkörpers einen Infrarot-Meßfühler besitzt, und mit einer Verarbeitungsschaltung zur Berechnung der Temperatur des Gargutes auf der Grundlage eines von der Infrarot-Meßfühiereinheit gelieferten Signals, dadurch gekennzeichnet,

daß der Hohlkörper ein Hornstrahler (27) ist, der einen sich zum Heizraumgehäuse (2) erstreckenden Hohlraum (Trichter) (29) aufweist, dessen Durchmesser sich in Richtung auf das Heizraumgehäuse (2) vergrößert, dessen kleinste Öffnungsgröße kleiner ist als die Wellenlänge der Mikrowellen und dessen Erweiterungswinkel so bemessen ist, daß nur die vom Gargut (10) emittierte Infrarot-Strahlung auf den Infrarot-Meßfühler(28) gelangt,
und daß die von anderen Bereichen als dem Gargut (10) her einfallenden Infrarot-Strahlen nach mehrfacher Reflexion in dem Hohlraum (29) wieder aus diesem herausgelenkt werden.

2. Mikrowellenherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhlung (Trichter) (29) des Hornstrahlers (27) eine Kegelstumpfform besitzt.

3. Mikrowellenherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhlung (der Trichter) des Hornstrahlers eine Parabolform besitzt.

4. Mikrowellenherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erweiterungswinkel der Höhlung (des Trichters) des Hornstrahlers so gewählt ist, daß die Abnahme der Infrarotstrahlungsintensität mit dem Quadrat des Abstands zwischen Infrarot-Meßfühler und Gargut berücksichtigt ist.

5. Mikrowellenherd nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Heizraums etwa 200 mm beträgt und der Erweiterungswinkel der Höhlung (des Trichters) im Bereich von 4—10° liegt.

6. Mikrowellenherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hornstrahler aus einem Hornkörper aus einem Kunstharz und einer auf dessen gesamter Fläche vorgesehenen Hochfrequenz-Abschirmung zusammengesetzt ist.

7. Mikrowellenherd nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ein ABS-Harz ist.

8. Mikrowellenherd nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenz-Abschirmung eine Metallfolie ist.

9. Mikrowellenherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Meßfühler innerhalb einer im Hornstrahler ausgebildeten Ausnehmung angeordnet ist, deren Öffnungsseite durch einen Deckel verschlossen ist, um eine Beaufschlagung des Meßfühlers mit den vom Magnetron emittierten Mikrowellen zu verhindern.

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenherd mit einem Mikrowellen emittierenden Magnetron, mit einem Heizraumgehäuse, das das zu erwärmende Gargut aufnimmt und einen an seiner Oberseite vorgesehenen Infrarot-Übertragungsabschnitt zur Übertragung der Infrarot-Strahlung vom Gargut aufweist, mit einer über dem Infrarot-Übertragungsabschnitt angeordneten Infrarot-Meßfühlereinheit, die einen im oberen Teil des Infrarot-Übertragungsabschnittes angeordneten Hohlkörper enthält und aus einem Material gebildet ist. das für Mikrowellen undurchlässig ist, und am oberen Ende des Hohlkörpers einen Infrarot-Meßfühler besitzt, und mit einer Verarbeitungsschaltung zur Berechnung der Temperatur des Gargutes auf der Grundlage eines von der Infrarot-Meßfühlereinheit gelieferten Signals.

Ein derartiger Mikrowellenherd wird in der älteren Patentanmeldung P 29 17 033.0 beschrieben. Diesem Mikrowellenherd liegt die Aufgabe zugrunde, die Abhängigkeit der gemessenen Temperatur des Garguts in einem Mikrowellenherd von der Größe der Oberfläche des Garguts auszuschalten. Die Infrarot-Meßeinrichtung wird daher so ausgestaltet, daß nur von einem relativ kleinen Flächenbereich ausgehende Infrarotstrahlen zu einem Strahlendetektor gelangen können.

Infrarotstrahlen, die nicht von diesem Flächenbereich ausgehen und die trotzdem in die Meßeinrichtung gelangen, iollen eliminiert werden, bevor sie zum Detektor gelangen können. Daher ist auf den Detektor eine Haube aufgesetzt, die eine Öffnung in Richtung auf den Heizraum besitzt und in der eine Reflexion von Infrarotstrahlen verhindert werden soll. Um schräg in die Haube eintretende Infrarotstrahlen zu eliminieren, ist daher die Innenwand der Haube mit einem Belag überzogen, der die auftreffenden Infrarotstrahlen nahezu vollständig absorbiert, so daß keine Reflexion dieser Strahlen an der Innenwand der Haube erfolgen kann. Um die Reflexion ganz auszuschließen, ist die Haube im Inneren noch mit ringförmigen Flanschen versehen, die ebenfalls mit dem nicht-reflektierenden Belag überzogen sind. Durch diese Absorption der Infrarotstrahlen an der Innenwand der Haube heizt diese sich beim Betrieb des Herdes erheblich auf. Dies kann jedoch die Funktionsfähigkeit der Meßeinrichtung in erheblichem Maße beeinträchtigen. Weiterhin ist die von der in der älteren Patentanmeldung beschriebenen Meßvorrichtung erfaßte Oberfläche des Garguts sehr klein. Entlang der Oberfläche des Garguts auftretende Temperati'ränderungen können somit das Meßergebnis erheblich verfälschen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Meßergebnis vom Abstand zwischen dem Gargut und dem Strahlendetektor abhängig ist.

Durch die DE-AS 26 21 457 ist ein Mikrowellenofen mit einem Heizraum, einem Hochfrequenzgenerator zur Aussendung von Hochfrequenzwellen in den Heiz-

raum, und einer Infrarotdetektoranordnung zur Überwachung der von dem zu erhitzenden Gut ausgehenden Strahlung und zur Ausnutzung des gewonnenen Meßwertes für Steuerzwecke bekannt. Die Infrarot-Detektoranordnung ist so ausgebildet, daß sie die von den mindestens zwei Stellen innerhalb des Ofenraumes ausgehende Infrarotstrahlung sequentiell erfaßt und den mit der höheren Temperatur erfaßten Meßwert zur Abschaltung oder Regelung des Hochfrequenzgenerators ausnutzt. Der Meßfühler der Detektoranordnung nimmt somit aus verschiedenen Bereichen des Heizraumes Infrarotstrahlung auf und führt nach der Höchstmenge dieser Strahlung eine Richtungsunterscheidung durch. Die Detektoreinrichtung erfaßt somit nicht nur