DE3818491C2

DE3818491C2 -

Info

Publication number: DE3818491C2
Application number: DE19883818491
Authority: DE
Inventors: Julius Dipl.-Ing. 8221 Vachendorf De Husslein; Helmut Dipl.-Ing. Hess; Wolfgang Dipl.-Ing. 8225 Traunreut De Beifuss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1990-03-08
Also published as: DE3818491A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung für ein Haushaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Anordnung ist durch die US 43 03 820 bekannt. Eine bewegliche Elektrode 68 wird auf das zu erhitzende Gut abgesenkt und mit Kraftschluß angelegt, so daß beispielsweise für das Erwärmungsgut 85 eine formschlüssige Anpassung erfolgt, die für unregelmäßige Oberflächen von Erwärmungsgütern nicht erreicht werden kann.

Ein dem Gefriergerät entnommenes Gefriergut liegt in seiner Kerntemperatur zwischen -10°C bis -20°C, d. h., es ist hartgefroren. Das Auftauen bei Raumtemperatur stellt einen Langzeitprozeß dar, der durch eine erhöhte Wärmezufuhr von außen beschleunigt werden kann, die Auftauergebnisse sind jedoch durch Ungleichmäßigkeit gekennzeichnet. Schnelles, gleichmäßiges Auftauen wird erreicht, wenn die von außen zugeführte Energie möglichst tief in das Gefriergut eindringt. Ein Auftauen mit Mikrowellenenergie ergibt nur bedingt gleichmäßige Erwärmung, da die Eindringtiefe für eine Frequenz von 2450 MHz bei maximal 3 cm liegt.

Bei der Anordnung nach der EP 00 66 632 ist eine zusätzliche Auftaubox in einem Mikrowellengerät angeordnet. Das Auftauen geschieht kapazitiv bei Frequenzen von 10-20 MHz. Als Hochfrequenz-Generator finden sowohl Röhren als auch Transistoren Anwendung. Spezielle Elektrodenausbildung und Auftauautomatiken sind nicht vorhanden. Der Abstand zwischen den parallelen Platten ist gemäß der Erhitzungslast dabei variabel.

Prinzipiell besteht eine kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung - wie z. B. in "Elektrowärme international 29 (1971)", S. 449 bis 453 beschrieben - aus einem Hochfrequenz-Generator, der ein Kondensatorfeld, bestehend aus einer Elektrode, einem durch ein Auftaugut gebildeten, verlustbehafteten Dielektrikum und einer Elektrode, speist. Die an das Auftaugut abgegebene Hochfrequenzenergie führt zu einer kapazitiven Erwärmung. Im homogenen elektrischen Hochfrequenzfeld kann in jeder Volumeneinheit die gleiche Wärme erzeugt werden. Verbunden mit einer hohen Eindringtiefe läuft der Auftauvorgang sehr gleichmäßig ab. Es werden Frequenzen benutzt, die international als Ausnahmefrequenzen (ISM-Frequenzen) freigegeben sind. Es sind dies die Frequenzen 13,56 MHz, 27,12 MHz, 40,68 MHz, 433,92 MHz und 915,00 MHz. Die Leistung des Hochfrequenz-Generators wird fest eingestellt und liegt im Bereich von 100 bis 1000 W, je nach Größe der Auftaufläche. Die pro Volumeneinheit umgesetzte Leistung ergibt sich zu:

P = 0,556 · · E ² · ε _r · tan d (W/cm³) mit:
- in MHz
E - in V/m
ε _r - Dielektrizitätskonstante
tan d - Verlustfaktor.

In dieser zugeschnittenen Größengleichung sind die Eigenschaften des Auftaugutes mit ε _r, tan d enthalten. Eine Steuerung der für den Auftauvorgang notwendigen Energie über die Auswertung der Größe ε _r · tan d ist daher vorteilhaft.

Die DE-AS Nr. 10 48 373 vermittelt eine Regelvorrichtung für eine Einrichtung zur Wärmebehandlung von Gut im kapazitiven Hochfrequenzfeld (Fig. 1). Dabei können die Elektroden 1, 2 auf das Aufwärmgut Druck ausüben; bei einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise die Elektrode 1 von Hand bewegt werden.

Aus der DE-PS Nr. 9 04 925 ist eine Einrichtung zum Aufleimen von Platten aus nichtmetallischen Werkstoffen bekannt. Dies geschieht in einem Hochfrequenz-Kondensatorfeld. Dabei sind die Elektroden und Halterungen als bauliche Einheit schmiegsam ausgebildet. Da sowohl Halterungen als auch Elektroden aus einem schmiegsamen, vorzugsweise elastischem Werkstoff bestehen, ist eine gute Anpassung derselben an das Aufwärmgut gewährleistet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung für ein Haushaltgerät zu schaffen, mit der beliebige Auftaugut-Formen zeit- und energiesparend aufgetaut werden können.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils von Patentanspruch 1 gegeben.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird ein schnelles, gleichmäßiges Auftauen erreicht, da für Frequenzen zwischen 13,56 MHz und 915,00 MHz die dem Gefriergut zugeführte Energie eine ausreichende Eindringtiefe besitzt. Das Gefriergut bildet das verlustbehaftete Dielektrikum einer Kondensatoranordnung, wobei mindestens eine Kondensatorplatte so bewegt werden kann, daß das Auftaugut möglichst dicht anliegt. Im Verlauf des Auftauvorganges nimmt die Temperatur des Auftaugutes ständig zu, gleichzeitig erhöht sich die dem Gefriergut zugeführte Hochfrequenz-Leistung und erreicht bei einer Gefriergut-Kerntemperatur von -3°C bis 0°C ein Maximum. Eine Steuerschaltung erkennt dieses Leistungsmaximum, wertet die Daten aus und beendet den Auftauvorgang. Das Auftauende wird optisch oder akustisch signalisiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer gesteuerten, kapazitiven Hochfrequenz-Auftauvorrichtung,

Fig. 2a eine kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung mit einer flexiblen Elektrode,

Fig. 2b eine kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung mit zwei flexiblen Elektroden.

Gemäß Blockschaltbild nach Fig. 1 ist der Hochfrequenz-Generator 1, der das Kondensatorfeld, bestehend aus der beweglichen Elektrode 2, dem Auftaugut 3 und der Festelektrode 4, speist, durch eine von einem Meßkoppler 5 gespeiste Steuerung 6 beaufschlagt. Ein Netzteil 7 liefert die notwendigen Betriebsspannungen.

Die bewegliche Elektrode 2 wird dicht an das Auftaugut 3 angelegt. Die dem Auftaugut 3 zugeführte Hochfrequenzleistung steigt mit der Gefriergut-Kerntemperatur an. Dies ist durch den Meßkoppler 5, der den Hochfrequenzstrom zwischen den Elektroden erfaßt, meßbar. Erreicht die Gefriergut-Kerntemperatur die 0°C-Grenze, durchläuft der Hochfrequenzstrom ein Maximum.

Das ist durch den Phasenwechsel von Eis nach Wasser mit dem zugehörigen Anstieg des ε _r-Wertes bedingt. Die Steuerung 6, die eine Mikroprozessorsteuerung sein kann, wertet das Hochfrequenzstrom-Maximum aus und beendet den Auftauvorgang. Die bewegliche Elektrode 2 wird vom Auftaugut 3 wieder abgehoben und das Auftauende optisch oder akustisch signalisiert.

Gemäß Fig. 2a ist eine weitere Ausbildung der Elektroden der kapazitiven Hochfrequenz-Auftauvorrichtung in einem Auftaufach angegeben.

Für unregelmäßig gestaltetes Gefriergut, beispielsweise Geflügel, ist es von Vorteil, wenn mindestens eine Elektrode formschlüssig angelegt werden kann. Um dies zu erreichen, ist eine Elektrode flexibel als aufblasbare Folie ausgeführt. Dabei ist eine Seite der Folie, die vom Auftaugut abgewandte, mit einer metallischen Oberfläche ausgestattet und bildet eine flexible Elektrode 2.1. Die dem Gargut zugewandte For lienseite 13 stellt die Isolationshaut dar. Auch als Beutel oder Sack ausgebildete Kunststoff- oder Gummimembranen sind als flexible Elektroden geeignet. Im Ruhezustand wird die flexible Elektrode 2.1 durch Unterdruck an die Decke des Auftaufaches angelegt, beim Auftauvorgang durch Überdruck an das Gefriergut angepaßt. Gemäß Fig. 2b sind beide Elektroden flexibel gestaltet. Das Auftauprogramm verläuft analog.

Das Anlegen der Elektroden 2.1 und 4.2 an das Auftaugut 3 kann auch elektromechanisch oder elektromagnetisch erfolgen. Die Elektroden 2.1 und 4.2 sind durch dünne Isolierschichten 13 abgedeckt, damit Kurzschlüsse zwischen den Elektroden und Hochfrequenz-Lichtbögen ausgeschlossen werden kann.

Claims

1. Kapazitive Hochfrequenz-Aufbauvorrichtung für ein Haushaltgerät, wobei durch einen Hochfrequenz-Generator (1), bestehend aus einem quarzstabilisierten, selbstschwingenden Oszillator und einem Hochfrequenz-Verstärker, die Hochfrequenz-Energie einer kapazitiven Anordnung zugeführt wird, die mindestens eine einstellbare Elektrode (2.1) besitzt, wobei der die kapazitive Anordnung speisende Hochfrequenz-Generator (1) auf einer zwischen 13,56 und 915 MHz liegenden Frequenz sendet, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens die einstellbare Elektrode (2.1) einem Auftaugut (3) formschlüssig anpaßt und als Folie, die eine metallische Oberfläche besitzt, ausgeführt ist.

2. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden (2.1, 4.2) als aufblasbare Folien ausgebildet sind und die dem Auftaugut (3) zugewandten Flächen der Elektroden (2.1, 4.2) durch dünne Isolierschichten (13) abgedeckt sind.

3. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenz-Generator (1) vorzugsweise auf einer Frequenz von 40,68 MHz arbeitet.

4. Kapazitive Hochfrequenz-Auftauvorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich von minus drei Grad Celsius bis Null Grad Gefriergut-Kerntemperatur der Hochfrequenz-Generator (1) die maximale Leistung an das Auftaugut (3) abgibt und dadurch die Steuerung (6) den Auftauvorgang beendet.