DE4200462A1 - Vorrichtung zum messen einer heiztemperatur in einem hohen elektrischen feld von mikrowellen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur einer Substanz bzw. eines Gegenstandes, der in einem hohen elektrischen Feld von Mikrowellen geheizt werden soll.

Wenn man die Temperatur eines zu heizenden Gegenstandes in einem Mikrowellenheizgerät feststellen will, kann man einen Sensor wie z. B. ein Thermoelement an den zu heizenden Gegen­ stand anlegen, ohne daß man irgendeine Behinderung hat, wenn ein Mikrowellenheizgerät verwendet wird, das für den Hausge­ brauch bestimmt ist und eine elektrische Feldstärke hat, die einer Leistung von etwa 600 W bis 1 KW entspricht. Jedoch bei industriellen Mikrowellenheizgeräten mit einer hohen elek­ trischen Feldstärke, die einer Oszillationsleistung von mehr als 1 KW entspricht, führt das Anwenden der Sonde zu solchen Nachteilen, daß abnormales bzw. unerwünschtes Heizen in der Sonde auftritt und daß Verbindungen unterbrochen werden oder ähnliche Probleme durch eine Entladung eines Sondenkabelele­ ments oder anderer elektrischer Gegenstände verursacht werden und folglich eine zufriedenstellende Messung nicht ausgeführt werden kann.

Selbst wenn ein Thermometer, das mit dem zu messenden Gegen­ stand nicht in Berührung stehen muß, wie z. B. ein Infrarot­ strahlungsthermometer zum Messen einer Temperatur von außer­ halb des Heizers verwendet wird, um die Wirkung des hohen elektrischen Feldes der Mikrowellen zu umgehen, kann eine solch genaue Temperaturmessung wie bei einer Messung innerhalb des Heizers nicht ausgeführt werden, da der Heizer mit einer Atmosphäre aus Wasserdampf, abgeschiedenem Gas usw. gefüllt ist, die von dem zu heizenden Gegenstand abgegeben werden.

Um diese Nachteile zu überwinden, wurden bis jetzt Messungen durch Einführen eines Thermoelementes in den Heizer ausge­ führt, nachdem die Mikrowellenheizung angehalten wurde.

Viele Schwierigkeiten und Probleme werden durch die oben beschriebene herkömmliche Temperaturmessung verursacht, wobei die Mikrowellenheizung jedesmal zum Temperaturmessen in der Umgebung der hohen Temperatur oder hoher Strahlung angehalten wird.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die oben be­ schriebenen Schwierigkeiten und Probleme zu überwinden und eine Vorrichtung zum Messen einer Heiztemperatur in einem ho­ hen elektrischen Feld von Mikrowellen vorzusehen, bei der es nicht notwendig ist, daß die Mikrowellenheizung jedesmal zur Temperaturmessung unterbrochen wird.

Eine Vorrichtung zum Messen einer Heiztemperatur in einem hohen elektrischen Feld von Mikrowellen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Mikrowellenheizer, ein Infrarot­ strahlungsthermometer, das außerhalb des Mikrowellenheizers angeordnet ist, eine Sonde, die aus einem Mikrowellen übertra­ genden Material gebildet ist, das innerhalb des Mikrowellen­ heizers angeordnet ist, ein Glasfaserkabel, das die Sonde und das Thermometer miteinander verbindet, und eine Linseneinrich­ tung zum Sammeln von Infrarotstrahlung, die von einer in dem Mikrowellenheizer zu heizenden Substanz erzeugt wird und zum Übertragen der gesammelten Infrarotstrahlung in das Glasfaser­ kabel. Durch die Vorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau werden die gesammelten Infrarotstrahlen außerhalb des Mikro­ wellenheizers durch das Glasfaserkabel übertragen, um so die Infrarotstrahlungstemperatur durch das Thermometer zu messen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Vorrichtung ferner einen Kanal für ein Reinigungsgas, der in der Sonde ausgebildet ist, eine Reinigungsgaszufuhrquelle, die außerhalb des Mikrowellenheizers angeordnet ist und ein Reini­ gungsgasrohr, das den Kanal, der in der Sonde ausgebildet ist und die Reinigungsgaszufuhrquelle miteinander verbindet.

Durch den oben beschriebenen Aufbau wird die Infrarot­ strahlung durch die Linseneinrichtung gesammelt, während Wasserdampf und/oder Gasabscheidungen, die von der zu heizen­ den Substanz abgegeben werden, durch das Reinigungsgas ent­ fernt werden.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend mit Bezug zur ein­ zigen Fig. 1 beschrieben, die das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Messen einer Heiztemperatur veranschaulicht.

In Fig. 1 ermöglicht ein Mikrowellenheizer 1 mit Mikrowellen­ oszillatoren 3,3, die mit Wellenführungen 4,4 jeweils vor­ gesehen sind, die Mikrowellenerhitzung einer zu heizenden Substanz 2, die in dem Heizer 1 gehalten wird. Ein Überwa­ chungsfenster 5 ist auf der Oberseite des Heizers 1 ausgebil­ det.

Innerhalb des Heizers 1 wird eine Sonde 6, die aus einem Mikrowellen übertragenden Material wie z. B. Teflon, Quarz, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid hergestellt ist, in die Umgebung der zu heizenden Substanz 2 gesetzt. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird diese Sonde ausgebildet aus einem Son­ denhauptkörper 9 mit einem rohrförmigen Teil 7 im unteren Teil der Sonde und einem Paßloch 8, das so ausgebohrt ist, daß es mit dem rohrförmigen Teil 7 ausgerichtet wird und mit dem rohrförmigen Teil 7 verbunden ist, einem Befestigungsteil 12 zum Einpassen einer Linse 10 zum Sammeln infraroter Strah­ lung, die von der geheizten Substanz 2 emittiert wird, und einem Faserkabel bzw. Glasfaserkabel 11 zum Übertragen der gesammelten Strahlung nach außerhalb des Heizers 1 und einer Mutter 13, die auf das obere Ende des Befestigungsteils 12 geschraubt ist. Ein eingekoppelter Körper des Befestigungs­ teils 12 und der Mutter 13 wird auf das Paßloch 8 des Sonden­ hauptkörpers 9 eingepaßt.

Das Glasfaserkabel 11, das innerhalb des Heizers 1 angeordnet ist, wird durch das Überwachungsfenster nach außerhalb des Heizers 1 geführt und mit einer Haupteinrichtung 14 eines In­ frarotstrahlungsthermometers an dessen Anschluß verbunden. Eine Temperatur, die durch die Haupteinrichtung 14 des Strah­ lungsthermometers gemessen wird, wird auf einem Temperatur­ anzeigegerät 15 angezeigt.

In der Sonde 6, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein Reini­ gungsgasansatz bzw. eine Reinigungsgaskappe 16 in dem latera­ len Teil des Sondenhauptkörpers 9 ausgebildet. In dem Reini­ gungsgasansatz 16 ist ein Reinigungsgaskanal 19 zum Zuführen eines Reinigungsgases in den oben beschriebenen rohrförmigen Teil 7 gebohrt. Der Kanal 19, der in den Ansatz 16 gebohrt ist, ist mit einem Flußregulator 17 und einer Reinigungsgaszu­ fuhrquelle (nicht dargestellt in Fig. 1) verbunden, die außerhalb des Heizers 1 über ein Reinigungsgasrohr 18 ver­ bunden sind, das nach außen durch das Überwachungsfenster 5 geführt wird, das auf der Oberseite des Heizers 1 ausgebildet ist. Das Reinigungsgas wird auf die Oberfläche der geheizten Substanz 2 durch den rohrförmigen Teil 7 der Sonde 6 zuge­ führt. Selbst wenn Wasserdampf, ein gasförmiges Abbauprodukt, usw. von der Substanz 2 abgegeben werden, kann die Messung der Infrarotstrahlungstemperatur wirksam ausgeführt werden, wäh­ rend die abgegebenen Stoffe durch das Reinigungsgas von dem Raum zwischen der Sonde 6 und der Substanz 2, die geheizt werden soll, entfernt werden.

In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, das heißt, durch Ausbilden der Meßsonde des Nicht-Berührungs- Strahlungsthermometers aus einem Mikrowellen übertragenden Material, tritt keine abnorme Heizung auf, selbst wenn die Sonde in dem hohen elektrischen Feld von Mikrowellen gelassen wird, und es kann deshalb die Sonde ohne irgendeine Behinde­ rung selbst in der Umgebung von hoher Temperatur und hoher Strahlung durch Auswahl eines geeigneten Mikrowellen über­ tragenden Materials verwendet werden. Ferner kann die Sonde in die Umgebung der zu heizenden Substanz gesetzt werden, wodurch sie wirksam für eine genaue Temperaturmessung wird. Zusätz­ lich, da die Sonde bzw. Nachweisvorrichtung einen sehr ein­ fachen Aufbau hat, der aus kleinen Bestandteilen aufgebaut ist, wird die Wartung erleichtert.

In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Sonde so ausgestaltet ist, daß Reinigungsgas auf die Oberfläche der geheizten Substanz geblasen werden kann, kann die Linseneinrichtung zum Sammeln infraroter Strahlen ge­ schützt werden und eine Infrarotstrahlungsmessung kann auch ausgeführt werden, wobei Wasserdampf und Gasabscheidungen entfernt und gereinigt werden, selbst wenn sie durch die Erhitzung der zu heizenden Substanz abgegeben werden. Folglich ist eine genaue Messung der Infrarotstrahlungstemperatur möglich.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Messen einer Heiztemperatur in einem hohen elektrischen Feld von Mikrowellen eines Mikrowel­ lenheizers (1) mit einem Infrarotstrahlungsthermometer (14, 15), das außerhalb des Mikrowellenheizers (1) an­ geordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Sonde (6), die aus einem Mikrowellen übertragen­ den Material ausgebildet ist, innerhalb des Mikrowellen­ heizers (1) angeordnet ist,
daß ein Glasfaserkabel (11) die Sonde (6) und das Ther­ mometer (14, 15) miteinander verbindet, und
daß eine Linseneinrichtung (10) die Infrarotstrahlung, die von einer Substanz (2) abgegeben wird, die in dem Mikrowellenheizer (1) geheizt wird, sammelt und die gesammelte Infrarotstrahlung in das Glasfaserkabel (11) überträgt,
wobei die gesammelte Infrarotstrahlung nach außerhalb des Mikrowellenheizers (1) durch das Glasfaserkabel (11) übertragen wird, um eine Infrarotstrahlungstemperatur durch das Thermometer (14, 15) zu messen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Kanal (19) für ein Reinigungsgas in der Sonde (6) ausgebildet ist,
daß eine Reinigungsgaszufuhrquelle außerhalb des Mikro­ wellenheizers (1) angeordnet ist, und
daß ein Reinigungsgasrohr (18) den Kanal (19), der in der Sonde (6) ausgebildet ist, und die Reinigungsgaszufuhr­ quelle miteinander verbindet, wobei die Infrarotstrahlung durch die Linseneinrichtung (10) gesammelt wird, während Wasserdampf und/oder abgeschiedenes Gas, die von der Sub­ stanz (2) abgegeben werden, die geheizt wird, durch das Reinigungsgas entfernt wird.