Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenofen mit Toast- bzw. Röst- und Back-
Funktionen, mit zwei oberen und unteren Heizeinheiten in der Heizkammer, oder - genauer
gesagt - einen Mikrowellenofen mit einer Schaltung zum periodischen In- und
Außerbetriebsetzen einer der beiden Heizeinheiten.
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Üblicherweise weist ein Mikrowellenofen mit Röst- und Back-Funktionen die in
Fig. 4 gezeigte Schaltung auf und steuert, entsprechend der gewählten
Koch-Betriebsart, die Spannungsversorgung von oberen und unteren Heizelementen (50)
und (51) im Heizraum (nicht gezeigt) und von einer Hochfrequenz-Heizeinrichtung
(56) mit einem Magnetron (52), einem Hochspannungstransformator (53), einem
Hochspannungskondensator (54) und einer Hochspannungsdiode (55). Die Koch-
Betriebsart wird aus den Betriebsarten Rösten bzw. Toasten, Backen, Auftauen
und Hochfrequenzheizen (im folgenden als Mikrowellen-Heizen bezeichnet)
ausgewählt.
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Die Arbeitsweise der elektrischen Bauteile während der Back-Betriebsart wird
unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.
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Wenn die Back-Betriebsart ausgewählt ist, ist der N.O-Kontakt (57a) (N.O =
Ruhestromkontakt) des Wahlschalters (57) geschlossen. Der Bratschalter (58) und der
Auftau-Löschschalter (59) sind dann - gekoppelt mit dem N.O-Kontakt (57a) -
geschlossen. Um die Temperatur im Heizraum (nicht dargestellt) zu kontrollieren,
wird der im Heizraum vorhandene Öl-Thermostat (60) zur Einstellung der
Heiztemperatur eingestellt.
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Nachdem die Heizzeit durch die Schaltuhr (61) eingestellt ist, schließt der
Schaltuhrkontakt (61a), so daß die im Heizraum angeordneten unteren und oberen
Heizelemente (50) und (51) mit Energie versorgt werden. Der Öl-Thermostat (60)
schaltet auf AUS, wenn die Temperatur im Heizraum den voreingestellten Wert
überschreitet, und auf EIN, wenn die Heiztemperatur unter den voreingestellten Wert
fällt, wodurch die Heiztemperatur auf dem voreingestellten Wert gehalten wird.
Wenn die vorgewählte Heizzeit abgelaufen ist, öffnet der Schaltuhrkontakt (61a),
wodurch der Kochbetrieb beendet wird.
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Bei dem Mikrowellenofen mit der obigen Schaltung, in dem die Energieversorgung
der beiden Heizelemente um die vorgewählte Heiztemperatur EIN- und
AUS-geschaltet wird, ist die Strahlungswärme zum Backen von beispielsweise Kuchen zu
groß, wodurch oft Risse in der Kuchenoberfläche entstehen.
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Vermeiden läßt sich das dadurch, daß die Heiztemperatur erniedrigt wird oder die
Heizelemente vom Gargut fernhalten werden, wobei die folgenden Schwierigkeiten
auftreten. Der Kochbetrieb benötigt längere Zeit, wenn die Heiztemperatur
verringert wird. Je weiter die Heizelemente vom Gargut angeordnet sind, desto länger
dauert es, das Gut zu braten, wodurch der Geschmack des Essens verloren geht.
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Die Druckschrift US-A-3 569656 beschreibt ein kombiniertes Wärme- und
Mikrowellen-Kochgerät, das eine Aufwärm-Betriebsart aufweist, in der sowohl eine
thermische Heizeinrichtung als auch eine Mikrowellenheizeinrichtung eine
gepulste Ausgabe erzeugen, was zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs führt.
Die Möglichkeit des Erwärmens unter Verwendung von gepulster thermischer
Beheizung wird auch beschrieben. In diesem Fall werden zwei thermische
Heizelemente wechselnd und simultan mit der Energiequelle verbunden. Es wird
beschrieben, daß das thermische Heizelement und das Mikrowellenheizelement in
unterschiedlichen Arbeitszyklen gepulst werden, wodurch zwei getrennte
Schalteinrichtungen notwendig sind. Das Dokument beschreibt darüber hinaus Heiz-
Betriebsarten, bei denen sowohl thermisches als auch Mikrowellen-Heizen
stattfindet, wobei das thermische Heizen kontinuierlich und das
Mikrowellen-Heizelement für eine relativ kurze Zeitdauer während des Heizprozesses betrieben
werden.
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Die Druckschrift DE-A1-2 911 929 beschreibt auch ein kombiniertes thermischen
Mikrowellenkochgerät, bei dem thermische Heizelemente im Ober- und Unterteil
des Ofens vorhanden sind. Das Kochen erfolgt in drei Phasen, in denen jeweils
eine andere Kombination von thermischen Heizelementen und
Mikrowellenheizelementen betrieben werden.
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FR-A-2 210 072 beschreibt einen Mikrowellenofen mit einer Auftau-Betriebsart,
bei der der Mikrowellengenerator intermittierend durch eine periodisch
betriebene Schalteinrichtung mit Energie versorgt wird. Während eines kontinuierlichen
Betriebs wird diese Schalteinrichtung durch eine Bypass-Schaltung überbrückt.
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Die deutsche Patentschrift DE-C1-2857367 beschreibt einen kombinierten
Thermo-Mikrowellenofen, der zu Beginn des Betriebes thermisch beheizt wird. Wenn
die Temperatur im Heizraum einen bestimmten Pegel erreicht hat, wird das
thermische Heizen gestoppt und das Hochfrequenzheizen beginnt. Das thermische
Heizen beginnt erneut, wenn die Temperatur im Heizraum unter einen
bestimmten Pegel fällt.
Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde:
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(a) einen Mikrowellenofen zuschaffen, der in der Lage ist, die
Energieversorgungsperioden der Heizelemente entsprechend der Koch-Betriebsart zu wechseln,
während die Ofentemperatur auf einem bestimmten Wert gehalten wird, und
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(b) einen Mikrowellenofen zu schaffen, der in der Lage ist, Gerichte, wie zum
Beispiel Kuchen, optimal ohne Erhöhung der Garzeit zu backen.
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Andere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden detailliert beschrieben.
Es ist zu beachten, daß die detaillierte Beschreibung und die spezifischen
Beispiele nur bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben und
erläutern.
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Die Erfindung stellt einen Mikrowellenofen dar, mit einem Heizraum zur
Aufnahme von zu kochendem Essen, einer Hochfrequenz-Heizeinrichtung zur
Bereitstellung von Hochfrequenzenergie für den Heizraum, ersten und zweiten thermischen
Heizeinheiten zum Erwärmen des Essens und mit einer Schalteinrichtung zur
Steuerung der Hochfrequenz-Heizeinrichtung sowie der ersten und zweiten
thermischen Heizeinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung
einen ersten Schalter umfaßt und selektiv schaltbar ist, um eine erste, eine zweite,
eine dritte und eine vierte Heizart zu ermöglichen, wobei in der ersten Heizart nur
die Hochfrequenz-Heizeinrichtung betrieben wird, in der zweiten Heizart nur die
thermischen Heizeinheiten mit einem Zeitraum kontinuierlichen Einsatzes
sowohl der ersten wie auch der zweiten Heizeinheit betrieben werden, in der dritten
Heizart nur die thermischen Heizeinheiten mit einem kontinuierlichen Einsatz
der ersten Heizeinheit und intermittierendem Einsatz der zweiten Heizeinheit
betrieben werden, und in der vierten Heizart die Hochfrequenz-Heizeinrichtung
intermittierend eingesetzt wird, wobei der intermittierende Einsatz der zweiten
thermischen Heizeinheit in der dritten Heizart und der intermittierende Einsatz
der Hochfrequenz-Heizeinrichtung in der vierten Heizart jeweils unter
Verwendung des ersten Schalters erreicht wird, wobei die Schalteinrichtung darüber
hinaus einen Überbrückungsschalter aufweist, der den ersten Schalter überbrücken
kann, um die erste Heizart zu ermöglichen, bei der trotz intermittierender
Schaltweise des ersten Schalters die Hochfrequenz-Heizeinrichtung kontinuierlich mit
Energie versorgt wird, und die Schalteinrichtung darüber hinaus einen
Wahlschalter aufweist, und der Überbrückungsschalter Anschlüsse aufweist, die den
kontinuierlichen Einsatz der zweiten thermischen Heizeinheit in der zweiten
Heizart bewirken, wenn beim Beheizen der ersten und der zweiten Heizeinheit die
Unterbrechung durch den Wahlschalter geschaltet wurde.
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Wenn die zweite Heizeinheit aufgrund der Schalteinrichtung intermittierend
betrieben wird, wird in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine
geringere Strahlungswärme erzeugt, als wenn sie kontinuierlich betrieben wird, was
das Gargut vor übermäßiger Erwärmung bewahrt.
Kurzbeschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert
beschrieben. Es zeigen
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Fig. 1 eine Vorderansicht eines Mikrowellenofens nach der Erfindung;
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Fig. 2 einen elektrischen Schaltplan des Mikrowellenofens nach Fig. 1;
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Fig. 3 eine Graphik, die die Temperaturveränderung in der Heizkammer während
der Back-Betriebsart darstellt; und
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Fig. 4 einen elektrischen Schaltplan des konventionellen Mikrowellenofens zum
Vergleich mit dem Schaltplan des Mikrowellenofens nach der Erfindung.
Beschreibung der Erfindung
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden detailliert unter
Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.
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In Fig. 1 wird Gargut in einem Heizraum (1) plaziert. Entsprechende Heizelemente
wie zum Beispiel ummantelte Heizelemente (im folgenden als Heizeinheiten
bezeichnet) (2) und (3) sind im oberen und im unteren Teil des Heizraums (1)
angeordnet. Ein das Gargut tragender Drehtisch (4) ist über der unteren Heizeinheit (3)
angeordnet. Der Drehtisch (4) weist Öffnungen auf, durch die die Strahlungswärme
der unteren Heizeinheit (3) das Gargut erreicht. Ein Außengehäuse (6) weist eine
Bedienungsfläche (5), mit verschiedenen Schaltern (nicht dargestellt) und
Anzeigen (nicht dargestellt) auf.
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Fig. 2 zeigt die elektrische Schaltung der Ausführungsform. Eine Hochfrequenz-
Heizeinrichtung wie zum Beispiel eine Mikrowellen-Heizeinrichtung (7) weist
einen Hochspannungstransformator (8), einen mit der Sekundärseite des
Hochspannungstransformators (8) verbundenen Hochspannungskondensator (9),
eine Hochspannungsdiode (10) und ein Magnetron (11) auf. Die
Hochfrequenzenergie, wie zum Beispiel Mikrowellen, wird durch eine Wellenführung (nicht
dargestellt) von der Hochfrequenz-Heizeinrichtung (7) zum Heizraum (1) geführt.
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Eine Schalteinrichtung (12) (im folgenden als Wahlschalter bezeichnet) weist
einen mit einer ersten Stromleitung (13) verbundenen gemeinsamen Kontakt (12a)
auf, einen N.C-Kontakt (12b) (N.C=normalerweise geschlossen), der mit der
Primärseite des Hochspannungstransformators (8) der
Hochfrequenz-Heizeinrichtung (7) verbunden ist, und einen N.O-Kontakt (12c) (normalerweise offen), der
durch einen Öl-Thermostat (14) mit den Heizeinheiten (2) und (3) und einem
Zementwiderstand (15) verbunden ist. Der Öl-Thermostat (14) ist im Heizraum (1)
angebracht, um die Temperatur im Heizraum (1) während der Back-Betriebsart zu
kontrollieren. Er kann von außen eingestellt werden. Der Zementwiderstand (15)
ist in der Nähe von einem thermischen Reed-Schalter (17) angebracht, der mit
einem Schaltuhrmotor (16b) einer Schaltuhr (16) verbunden ist, mit der die Heizzeit
eingestellt wird. Der Zementwiderstand (15) dient zur Kontrolle der Heizperiode in
der Röst-Betriebsart, um zu vermeiden, daß das Gargut aufgrund von
Temperaturveränderungen in dem Heizraum (1) falsch geröstet wird. Eine erste
Schalteinrichtung (18) (im folgenden als Auftauschalter bezeichnet) weist einen Motor (19)
und eine aus beispielsweise einem Mikroschalter bestehende Schalteinrichtung
(20) auf, die öffnet oder schließt, wenn ein auf der Motorwelle angebrachter
Nocken rotiert. Die Schalteinrichtung (20) umfaßt einen mit der Primärseite des
Hochspannungstransformators (8) verbundenen N.O-Kontakt (20a), einen mit
der Heizeinheit (2) verbundenen N.C-Kontakt (20b) und einen mit einer zweiten
Stromleitung (21) verbundenen gemeinsamen Kontakt (20c). Eine zweite
Schalteinrichtung (im folgenden als Auftau-Überbrückungsschalter bezeichnet) (22) ist
parallel zu der Schalteinrichtung (20) geschaltet. Der
Auftau-Überbrückungsschalter (22) weist einen mit der Primärseite des Hochspannungstransformators
(8) verbundenen N.O-Kontakt (22a) auf, einen mit der Heizeinheit (2) verbundenen
N.C-Kontakt (22b) und einen mit der zweiten Stromleitung (21) verbundenen
gemeinsamen Kontakt (22c). Ein Röstschalter (23) ist parallel zu dem thermischen
Reed-Schalter (17) geschaltet und öffnet nur in der Röst-Betriebsart. (24) ist ein
Ventilator-Motor zum Kühlen des gesamten Mikrowellenofens (25), (26) ist eine
Ofenlampe zum Beleuchten des Heizraums (1), (27), (28) und (29) sind
Sicherheitsschalter, die betätigt werden, wenn die Ofentür (30) geöffnet wird. Ein
Schaltuhrkontakt (16a) ist mit der ersten Stromleitung (13) verbunden.
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Der Wahlschalter (12), der Auftau-Überbrückungsschalter (22) und der
Röstschalter (23) arbeiten in der im folgenden in Tabelle 1 gezeigten Weise, wobei sie
mechanisch miteinander verkettet sind.
Tabelle 1
Koch-Betriebsart Schalter Wahlschalter Röstschalter Aufbau-Überbrückungsschalter Auftauen Mikrowellenheizen Backen Rösten
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Der Betrieb der Erfindung wird im folgenden für jede Koch-Betriebsart
beschrieben.
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In der Back-Betriebsart wird, nachdem die Kochzeit eingestellt wurde, der N.O-
Kontakt (12c) des Wahlschalters (12) geschlossen. Der Schaltuhrkontakt (16a) ist
dann geschlossen, so daß die untere Heizeinheit (3) mit Strom versorgt wird. Der
Motor (19) des Auftauschalters (18) wird ebenfalls betrieben, so daß der
N.C-Kontakt (20b) des Kontaktsystems (20) des Auftauschalters (18) geschlossen wird,
wodurch für eine bestimmte Zeitdauer Strom an der Heizeinheit (2) anliegt. Dann
wird der N.C-Kontakt (20b) geöffnet und der N.O-Kontakt (20a) geschlossen, so
daß die Stromversorgung der Heizeinheit (2) unterbrochen wird. Die Periode des
EIN-AUS-Zyklusses der Heizeinheit (2) wird durch die Konfiguration des am Motor
(19) angebrachten Nockens bestimmt. Der EIN-AUS-Zyklus wird periodisch
wiederholt, bis die voreingestellt Kochzeit abgelaufen ist, was zu einer
intermittierenden Stromversorgung der Heizeinheit (2) führt. Folglich wird die Temperatur im
Heizraum (1) auf einem im Öl-Thermostat (14) eingestellten Wert in der Art
gehalten, daß die Temperatur sich erhöht, wenn der N.C-Kontakt (20b) EIN-geschaltet
ist, und die Temperatur sich verringert, wenn, während der Öl-Thermostat (14)
EIN-geschaltet ist, der N.C-Kontakt (20b) AUS-geschaltet wird. Die Temperatur
verringert sich auch, wenn das Öl-Thermostat (14) AUS-geschaltet wird, wie in
Fig. 3 gezeigt, wodurch das Gargut wunschgemäß gebacken wird.
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Der Funktionsablauf in den anderen Betriebsarten wird im folgenden
beschrieben.
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Wenn die Auftau-Betriebsart gewählt wurde, ist der N.C-Kontakt (12b) des
Wahlschalters (12) geschlossen. Die jeweils mit dem Wahlschalter (12) gekoppelten
Röstschalter (23) und der N. C-Kontakt (22b) des Auftau-Überbrückungsschalters
(22) sind geschlossen. Nachdem die Garzeit mit der Schaltuhr (16) vorgewählt
wurde, wird der Schaltuhrkontakt (16a) geschlossen, so daß über den
Wahlschalter (12) Spannung an dem Hochspannungstransformator (8) anliegt, wodurch das
Magnetron (11) oszilliert wird. Da der N.O-Kontakt (22a) aufgrund der Drehung
des Motors (19) des Auftauschalters (18) periodisch öffnet und schließt, ist die
Oszillation des Magnetron (11) intermittierend. Nachdem die vorgewählte Garzeit
abgelaufen ist, öffnet der Schaltuhrkontakt (16a), wodurch der Auftau-Betrieb
beendet wird.
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Wenn die Mikrowellen-Kochbetriebsart gewählt ist, sind der N.C-Kontakt (12b)
des Wahlschalters (12) und der Röstschalter (23) wie in der Auftau-Betriebsart
geschlossen. Der N.O-Kontakt (22a) des Auftau-Überbrückungsschalters (22) ist
geschlossen, wodurch ein Bypass zu dem Kontaktsystem (20) entsteht.
Dementsprechend wird - unabhängig von der Stellung des Auftauschalters (18) - das
Magnetron (11) kontinuierlich oszilliert, bis der Schaltuhrkontakt (16a) öffnet.
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In der Röst-Betriebsart sind der N.O-Kontakt (12c) des Wahlschalters (12) und der
N.C-Kontakt (22b) des Auftau-Überbrückungsschalter (22) geschlossen, während
der Röstschalter (23) geöffnet ist. In diesem Zustand wird, wenn der
Schaltuhrkontakt (16a) durch Stellen der Schaltuhr (16) geschlossen ist, der
Schaltuhrmotor (16b) nicht betrieben, obwohl die Heizeinheiten (2) und (3) betrieben werden.
Dies ermöglicht es, die Röstzeit so zu steuern, so daß das Gargut einheitlich beim
ersten und bei den folgenden Röst-Vorgängen geröstet wird. Speziell beim ersten
Röst-Betrieb ist der thermische Reed-Schalter (17) nahe bei dem Heizzeit
sammelnden Zementwiderstand (15) in dem frühen Stadium offen, weil die
Temperatur unter der Betriebstemperatur liegt. Wenn die Temperatur des
Zementwiderstands (15) sich auf die Betriebstemperatur des thermischen Reed-Schalters (17)
erhöht hat, wird der thermische Reed-Schalter (17) geschlossen, wodurch der
Schaltuhrmotor (16b) aktiviert wird. Nachdem die voreingestellte Heizzeit
abgelaufen ist, wird der Schaltuhrkontakt (16a) geöffnet, wodurch der Röst-Betrieb
beendet wird. Beim zweiten Röst-Betrieb sollte die Temperatur des Zement
-Widerstands (15) bereits hoch genug sein, um den thermischen Reed-Schalter (17) zu
schließen. Der Schaltuhrmotor (16b) wird demnach von Beginn an aktiviert,
wodurch die Heizeinheiten (2) und (3) mit Energie versorgt werden, bis die
voreingestellte Heizzeit abgelaufen ist.
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Wenn demnach der Benutzer mehrere Scheiben (Laib) Brot in
aufeinanderfolgenden Röst-Vorgängen garen oder toasten will, braucht er (oder sie) nur zu Beginn
eine Heizzeit einzustellen. Mit derselben Heizzeit-Voreinstellung wird die Heizzeit
automatisch für jeden Röst-Vorgang kontrolliert, so daß alle Scheiben (Laib) Brot
gleichmäßig geröstet werden.
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Der intermittierende Betrieb der Heizeinheiten (2) und (3) in der Röst-Betriebsart
würde zu einer längeren Kochzeit führen, was zu einem Austrocknen des Brote
in sein Inneres und somit zu einer Beeinträchtigung des Geschmacks führen
würde. Um dies zu vermeiden, ist der Öl-Thermostat (14) erfindungsgemäß so
gestaltet, daß es auf den höchsten Wert gestellt wird, wenn die Röst-Betriebsart gewählt
wurde, so daß der Öl-Thermostat (14) während der Röst-Betriebsart nicht
aktiviert wird.
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Die obere Heizeinheit wird intermittierend mit einer bestimmten Frequenz in der
Back-Betriebsart betrieben, wodurch vermieden wird, daß die Temperatur im
Heizraum zu sehr ansteigt. Somit ist der Mikrowellenofen nach der Erfindung in
der Lage, Gargut, wie zum Beispiel Kuchen optimal und ohne Entstehung von
Rissen zu backen.