DE69000983T2

DE69000983T2 - Heizgerät.

Info

Publication number: DE69000983T2
Application number: DE90304138T
Authority: DE
Inventors: Toyotsugu Hatagawa; Tatsuji Isono; Isao Kasai; Susumu Murakami; Shinichi Sakai; Kimiaki Yamaguchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1990-04-18
Publication date: 1993-09-30
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: DE69000983D1; EP0394009A3; JPH02279921A; US5015812A; EP0394009B1; KR900016689A; AU5366390A; EP0394009A2; CA2014824A1; CA2014824C; JP2584053B2; AU619973B2; KR930010263B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät, das mittels eines Dampfsensors dazu in der Lage ist, den Zustand von von einein aufgeheizten Material entsprechend dem Heizzustand erzeugtein Gas oder Dampf zu erfassen, um automatisch den Abschluß des Aufheizens des Materials zu bestimmen und dadurch das Heizen zu optimieren.

Beschreibung der einschlägigen Technik

Ein bekanntes Heizgerät zum Heizen eines Materials in einer Heizkammer weist einen Sensor auf, der einen Änderung in dein Zustand der Erzeugung von Dampf von dem geheizten Material erfassen kann. Bei diesein bekannten Heizgerät wird Luft von der Heizkammer induziert und dann über einen Luftrückführkanal in die Heizkammer zurückgeführt. Der Sensor ist in diesem Luftrückführkanal angeordnet.
Dieser Typ Heizgerät ist beispielsweise in den japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen Nr. 59-191813 und 58-127017 offenbart. In dein in diesen Veröffentlichungen offenbarten Gerät ist ein Sensor nicht etwa in der Abführungsleitung zum Lüften der Heizkaminer, sondern in einem Rückführungskanal angeordnet, durch den Luft zu dem Heizgerät zurückgeführt wird, die durch einen Abführkanal der Heizkammer entnommen worden ist. Geinäß dieser Anordnung wird das von dem aufgeheizten Material erzeugte Dampfgas im wesentlichen in demselben aufgeheizten Zustand wie das aufgeheizte Material erfaßt, ohne abgekühlt zu sein. Diese Anordnung birgt jedoch das Risiko der Erzeugung eines Erfassungsfehlers.
Wenn nämlich die Position der Öffnung des zu der Heizkammer hin öffnenden Rückführkanals nicht präzise bezüglich der Öffnung zum Einführen der Luft von der Heizkammer nach außen bestimmt ist, wird das von dein aufgeheizten Material erzeugte Dampfgas unerwünschterweise mit der gekühlten Luft von einer vor dein Einführen des Dampfgases in die Heizkammer öffnenden Luftzuführung von der Rückführleitung vermischt, was zu einer Absenkung der Temperatur des Dampfgases führt, wodurch die automatische Regelung des Aufheizens behindert wird.
Es treten auch dann Probleme auf, wenn die Öffnung der Rückführleitung präzise angeordnet ist. Das Dampfgas wird zwischen der Heizkammer und der Rückführleitung aufbereitet. Zu Beginn der Phase des Erzeugens des Dampfgases erfolgt die Erfassung des Dampfgases durch den Sensor in relativ einfacher Weise, weil die Konzentration des Dampfgases erhöht ist. Wenn jedoch die Menge des Dampfgases wegen eines Stopps der Heizung oder wegen einer Unterbrechung für die Vorbereitung des nächsten Heizzyklus sinkt, neigt die Erfassung der Änderung des Heizzustands dazu, wegen der Stagnation des Dampfgases verzögert zu sein.
Die JP-A-55 15 04 34 beschreibt ein Heizgerät mit zwei Abführleitungen und einem Temperatursensor in einer der Leitungen.
Erfindungsgeinäß wird ein Heizgerät zum automatischen Heizen eines Materials entsprechend von einem Dampfsensor zum Erfassen von dem aufgeheizten Material erzeugten Dampfs abgeleiteten Daten geschaffen, wobei das Gerät umfaßt: eine Heizkammer, in der das aufzuheizende Material angeordnet ist; eine Luftzuführöffnung, durch die Luft mittels einer Luftzuführeinrichtung in die Heizkammer eingeführt wird; und eine erste Auslaßöffnung, durch die Luft nach außerhalb der Heizkammer herausgeführt wird; dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät eine zweite Auslaßöffnung aufweist, durch die der von dem aufgeheizten Material erzeugte Dampf dem Dampfsensor zugeführt werden kann, wobei die zweite Auslaßöffnung in einer Höhe oberhalb der Höhe der ersten Auslaßöffnung angeordnet ist und wobei der Dampfsensor in einem Luftkanal für eine von der Luftzuführeinrichtung erzeugte Luftströmung angeordnet ist, wobei der Luftkanal einen Abschnitt aufweist, an dem die Querschnittsfläche des Kanals wesentlich vergrößert ist, daß der Kanal als Saugeinrichtung dient, wobei der als Saugeinrichtung dienende Luftkanal mit der zweiten Auslaßöffnung verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Heizgerät kann wirkungsvoll verhindern, daß das Dampfgas von der der Heizkammer zugeführten Luft verdünnt oder gekühlt wird, und kann schnell jeden auf eine Änderung in dem Heizzustand des geheizten Materials zurückgehenden Anstieg oder Abfall der Menge Dampfgas erfassen, dadurch den Heizzustand des geheizten Materials erfassen, dadurch den Heizzustand des geheizten Materials ohne Verzögerung erfassen, wodurch eine gute endgültige Zubereitung des geheizten Materials, wie etwa Nahrungsmittel, realisiert werden kann.
Der Dampf von dem Heizmaterial vor dem Eintritt in die zweite Auslaßöffnung wird nicht mit von der Luftzuführöffnung zu der ersten Auslaßöffnung strömender kalter Luft vermischt, so daß die Temperatur des aufgeheizten Materials ohne Verzögerung durch den Dampfsensor erfaßt werden kann. Ein Stillstand des Dampfs in dein Dampfsensor ist verhindert, weil der Dampfsensor nicht wie bei dem bekannten Heizgerät in der Rückführleitung angeordnet ist, sondern mit der zweiten Auslaßöffnung in Verbindung steht, so daß der Sensor jede Änderung des Heizzustands ohne Verzögerung erfassen kann.
Die Erfindung ist nachstehend nur beispielhaft unter jeweiliger Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine vergrößerte Frontansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgeinäßen automatischen Heizgerätes;
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1;
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Komponenten des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1;
Fig. 4a bis 4c Diagramme einer Änderung eines Dampfsensorsignals über der Zeit, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beobachtet;
Fig. 5 ein Flußdiagramm des Betriebs des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1;
Fig. 6 eine Schnittansicht eines in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendeten Elements;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 in seiner Gesamtheit;
Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung und
Fig. 10 bis 12 vergrößerte Vorderschnittansichten verschiedener Ausführungsbeispiele.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Gemäß Fig. 1 weist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heizgeräts eine Heizkammer 1 auf, die an ihrer Vorderseite offen ist. Eine Tür 11 ist zum Öffnen und Schließen der Heizkammer 1 an der Frontseite des Gerätes angebracht. Eine Luftzuführöffnung 2 ist in einer Wand der Heizkammer 1 auf der rechten Seite in Fig. 1 ausgebildet, und zwar in einem oberen Bereich dieser Wand nahe der Tür 11. Eine erste Auslaßöffnung 3 ist in einer Wand der Heizkammer 1 auf der linken Seite in Fig. 1 ausgebildet, und zwar in einem unteren Bereich dieser Wand nahe der Tür 11. Eine zweite Auslaßöffnung 4 ist in einer Decke der Heizkammer ausgebildet, und zwar im wesentlichen in der Mitte der Decke. Somit liegt die zweite Auslaßöffnung 4 in einer Höhe oberhalb der Höhen der Luftzuführöffnung 2 und der ersten Auslaßöffnung 3. Die erste Auslaßöffnung 3 hat eine größere Fläche als die zweite Auslaßöffnung 4. Die erste Auslaßöffnung 3 ist in einer Höhe unterhalb der Luftzuführöffnung 2 angeordnet. Die zweite Auslaßöffnung 4 kann in derselben Höhe wie die Luftzuführöffnung 2 angeordnet sein. Die durch die Luftzuführöffnung 2 zugeführte Luft strömt entlang einer Wand der Heizkammer und entlang einem Fenster 12 und wird dann an der Verbindung zwischen dieser Wand und der nächsten Wand abgelenkt, so daß sie entlang der nächsten Wand strömt. Diese Luftströmung wird durch die erste Auslaßöffnung 3 nach außerhalb der Heizkammer abgeführt. Die zweite Auslaßöffnung 4 ist in einer Wandfläche der Heizkammer ausgebildet, die nicht von der genannten Luftströmung erreicht wird und die derjenigen Wand gegenüberliegt, entlang derer die genannte Luftströmung ausgebildet wird, oder in der Decke der Heizkammer liegt, wie gezeigt.
In Fig. 2 sind die Tür 11 und ein Steuerfeld des Gerätes weggelassen, um den inneren Aufbau, insbesondere die erste Auslaßöffnung 3 zu zeigen. Von dem aufgeheizten Material erzeugtes Dampfgas gelangt in die zweite Auslaßöffnung 4 und wird von einer zweiten Auslaßleitung 14, einem Lüftungsrohr 15, einer ersten Auslaßleitung 16 (Fig. 3) und einer zweiten Auslaßleitung 17 geleitet, um nach Kontakt mit der wärmeempfindlichen Oberfläche des Dampfsensors nach außen abgeführt zu werden. Die Luftzuführung durch die Luftzuführöffnung 2 erfolgt mittels eines Kühlventilators 18 als Luftzuführeinrichtung, der hinter einem Raum angeordnet ist, in dem elektrische Komponenten liegen. Die von dem Ventilator 18 eingeführte Luft kühlt einen Hochspannungstransformator 19 und ein Magnetron 5 als Heizeinrichtung und wird über Wärmeradiatorbleche des Magnetrons 5 zu der Luftzuführöffnung 2 der Heizkammer 1 geführt.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Teil-Blockschaltbild, das die Betriebe der in Fig. 2 gezeigten Komponenten des Gerätes zeigt, das im Querschnitt dargestellt ist. In der Mitte der Heizkammer 1 ist ein Drehteller 21 zum Anordnen von Heizmaterial 9 vorgesehen. Das Magnetron 5 als Heizeinrichtung, die das Material 9 unter Zuführung hochfrequenter elektrischer Energie heizt, sowie eine Lampe 22 zum Beleuchten des Materials 9 sind an einer Wand der Heizkammer 1 angeordnet. Der das Material 9 haltende Drehteller wird von einem Drehtellermotor 23 gedreht, dessen Betrieb von dem Ausgangssignal einer Ansteuereinrichtung 24 überwacht wird. Der Drehteller 21 wird während des Aufheizens des Materials 9 gedreht. Der Hochspannungstransformator 19 zum Abgeben einer Hochspannung an das Magnetron 5 wird ebenfalls von dem Ausgangssignal der Ansteuereinrichtung 24 überwacht. Mithin ist das Magnetron 5 als Heizeinrichtung indirekt von der Ansteuereinrichtung 24 überwacht. Der Kühlventilatormotor 18 wird ebenfalls von dem Ausgangssignal der Ansteuereinrichtung derart überwacht, daß er Luft zur Kühlung des Magnetrons 5 der Lampe 22 und des Hochspannungstransformators 19 zuführt. Die in die Heizkammer eingeführte Luft dient ferner als Transportmittel zum Transportieren des von dein Heizmaterial erzeugten Dampfgases nach außerhalb des Geräts. Der Hochspannungstransformator 19, der Kühlventilator 18 und der Drehtellermotor 23 werden von der Ansteuereinrichtung 24 überwacht, die wiederum durch von einer Steuereinheit 6 abgegebene Steuersignale gesteuert wird.
Ein in der Nachbarschaft des Kühlventilators 18 vorgesehenes Düsenelement ist dazu ausgelegt, die Strömungsgeschwindigkeit und -richtung der von dein Ventilator 18 geförderten Luft zu steuern.
Die von dem Ventilator 18 in die Heizkammer 1 zugeführte Luft trägt das von dein Heizmaterial 9 erzeugte Dampfgas. Für diese Luft sind zwei separate Auslaßleitungen verfügbar. Es handelt sich dabei um eine erste Auslaßleitung, die sich von der ersten Auslaßöffnung 3 zu einer ersten Abführöffnung 27 über eine erste Auslaßleitung 26 erstreckt, sowie um eine zweite Auslaßleitung, die sich von der zweiten Auslaßöffnung 4 zu einer zweiten Abführöffnung 28 über die zweite Auslaßleitung 14, das Lüftungsrohr 15, die erste Auslaßleitung 16 und die zweite Auslaßleitung 17 erstreckt. Ein pyroelelektrischer Dampfsensor 7 ist derart angeordnet, daß seine wärmeempfindliche Oberfläche zu der zweiten Auslaßleitung hin freiliegt.
Somit wird das Dampfgas von dem Heizmaterial 9 auch von der zweiten Auslaßöffnung 4 zu der zweiten Auslaßöffnung 28 angesaugt und abgeführt. Ein Teil der von dem Kühlventilator 18 geförderten und von dem Düsenelement 25 gebündelten kalten und trockenen Luft strömt mit Macht in die zweite Auslaßleitung, und zwar durch eine kleine Öffnung in der zweiten Auslaßleitung 17 benachbart der wärmeempfindlichen Oberfläche des Dampfsensors 7, der an der inneren Wandoberfläche der zweiten Auslaßleitung 17 angeordnet ist. Das heißt, die durch das Düseneleinent 25 und die Öffnung in der zweiten Auslaßleitung 17 geführte Luft strömt vorbei an dem Anschluß des Dampfsensors 7 mit wärmeempfindlicher Oberfläche, wo die Querschnittsfläche des Strömungskanals vergrößert ist. Diese in die zweite Auslaßleitung mit vergrößerter Querschnittsfläche eingelassene kalte Luft wird über die zweite Auslaßleitung 17 und die Abführöffnung 28 nach außerhalb des Gerätes abgeführt. Diese kräftige Strömung der Luft resultiert in einer Reduzierung des Luftdrucks auf der wärmeempfindlichen Oberfläche des Dampfsensors 7 auf ein Niveau unterhalb des Luftdrucks in der Heizkammer 1, was zu einem Ansaugen von Dampf in der Heizkammer 1 zu dem Dampfsensor 7 führt. Daher ist die zweite Auslaßleitung mit einer Saugeinrichtung versehen, die einen kleinen Öffnungsanschluß einschließt, über den wiederum sich die Querschnittsfläche der Leitung für die kalte und trockene Luft von dem Kühlventilator 18 erheblich ändert, um einen reduzierten Druck auf der wärmeempfindlichen Oberfläche des Dampfsensors 7 zu erzeugen. Die von der zweiten Auslaßöffnung 4 wegführende Leitung ist mit demjenigen Bereich verbunden, wo die genannte große Änderung der Querschnittsfläche der Luftleitung auftritt. Daher werden die Luft von der als die Ansaugeinrichtung dienenden Leitung und der Dampf von der von der zweiten Auslaßöffnung 4 wegführenden Leitung miteinander gemischt und das gemischte Gas wird durch die zweite Abführöffnung 28 nach außerhalb des Gerätes abgeführt, nachdem es die wärmeempfindliche Oberfläche des Dampfsensors 7 kontaktiert hat.
Nachstehend ist kurz die Pyroelektrizität erläutert. Wird ein dielektrisches Element, dessen Oberfläche durch interne Polarisierung geladen worden ist, mit von Licht getragener Wärme, Infrarotstrahlung, einem Dampfgas oder dergleichen bestrahlt, wird die interne Polarisation des dielektrischen Elements durch eine momentane Änderung der Temperatur des dielektrischen Elements ausgelöscht, so daß nur auf der Oberfläche des dielektrischen Elements Ladungen verbleiben. Dieser Zustand ergibt die Pyroelektrizität. Die auf der Oberfläche verbleibenden Ladungen können durch Anschließen dieses dielektrischen Elements an eine elektrische Schaltung genutzt werden. Diese Art Element wird im allgemeinen als "pyroelektrisches Element" bezeichnet. Ein pyroelektrisches Element erzeugt demnach nur dann eine Signalspannung, wenn eine Temperaturänderung aufgetreten ist. Ist die Temperatur des pyroelektrischen Elementes nahezu auf demselben Niveau wie die Temperatur des Dampfgases, bewirkt das Dampfgas keine Temperaturänderung des pyroelektrischen Elementes mehr, so daß Änderungen des Zustands des Heizmaterials 9 nicht mehr erfaßt werden können.
Der in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Dampfsensor 7 beinhaltet ein pyroelektrisches Element. Wenn die Wärme des von dem Heizmaterial 9 erzeugten Dampfes auf die wärmeempfindliche Oberfläche übertragen wird, so erfolgt ein schneller Temperaturanstieg in einem Teil des Elementes, so daß das Element eine thermische Veränderung erfährt, was zu einer Zerstörung des polarisierten Gleichgewichtszustandes in dem Element führt, woraus eine augenblickliche Änderung der Spannung erwächst, das heißt ein Spannungspuls auf der Oberfläche des Elements. Dieses Pulssignal wird ebenso erzeugt, wenn die wärmeeinpfindliche Oberfläche, die aufgeheizt worden ist, wegen Kontaktes mit der kalten Luft schnell abgekühlt wird. In diesem Fall ist die Polarität des Spannungspulses jedoch umgekehrt zu derjenigen des bei Aufheizen des pyroelektrischen Elementes erzeugten Spannungspulses.
Das Meßsignal von dein Dampfsensor 7 wird einer Sensorsignal-Verarbeitungseinrichtung 29 zugeführt. Die Sensorsignal-Verarbeitungseinrichtung 29 beinhaltet eine Tiefpaßfilter-Schaltung, eine Hochpaßfilter-Schaltung und eine Signalspannungs-Verstärkerschaltung, die das Sensorsignal verarbeiten, um Pulssignale zu erzeugen, die an die Steuereinheit 6 gegeben werden.
Die Steuereinheit 6 arbeitet entsprechend von einem Tastenfeld des Steuerfeldes 10 abgegebenen Eingangssignalen, um ein Anzeige-Ausgangssignal an das Tastenfeld 10 und Ausgangssignale an die Ansteuereinrichtung 24 zu geben, wodurch das Magnetron 5 betrieben wird, um das Material 9 zu heizen und den Drehteller 21 zu drehen.
Wenn von dem Dampfsensor 7 ein Sensorsignal durch die Sensorsignal-Verarbeitungseinrichtung 29 an die Steuereinheit 6 gegeben wird, wird ein innerhalb einer ersten vorbestimmten Zeitspanne nach dein Beginn des Heizens durch eine erste Diskriminiereinrichtung 30 klassifizierter Inhalt in einer ersten Aufzeichnungseinrichtung 31 aufgezeichnet. Eine Schwellenwahleinrichtung 34 in der Steuereinheit 6 weist eine Speichertabelle und Berechnungsformeln zum Auswählen von mehreren Schwellenwerten entsprechend einem in der ersten Aufzeichnungseinrichtung 31 aufgezeigten Inhalt auf. Eine zweite Diskriminiereinrichtung 32 der Steuereinheit 6 klassifiziert das Sensorsignal, das von der Sensorsignal-Verarbeitungseinrichtung 29 abgegeben wird, wenn die erste vorbestimmte Zeitspanne nach dem Beginn des Heizens verstrichen ist, um die Signalspannung zu bestätigen und die Quantität des Signals zu messen. Eine zweite Aufzeichnungseinrichtung 33 in der Steuereinheit 6 zeichnet die Erfassungssignalspannung und die Quantität derjenigen Signale auf, die klassifiziert und von der zweiten Diskriminiereinrichtung 32 bestätigt worden sind.
In der Steuereinheit 6 werden die Erfassungssignalspannung und die Quantität des in der zweiten Aufzeichnungseinrichtung aufgezeichneten Erfassungssignal mit den Schwellenwerten verglichen, die von der Schwellenwahleinrichtung 34 entsprechend dem Inhalt des Erfassungssignals von der ersten Aufzeichungseinrichtung 31 ausgewählt worden sind, wodurch der Heizzustand des Heizmaterials 9 abgeschätzt wird. Die Steuereinheit 6 bestimmt sodann, ob das Heizen fortgesetzt werden soll oder ob das Heizen zu beenden ist, gefolgt von einer Anzeige des Abschlusses des Heizens, und erzeugt ein Steuersignal, das anzeigt, ob das Heizen fortgesetzt oder gestoppt werden soll.
Fig. 4a zeigt den Verlauf des Pegels des Sensorsignals von dem Dampfsensor 7 über der Zeit. Genauer gesagt ist auf der Ordinate der Pegel des Erfassungsspannungssignals aufgetragen, während die Abszisse die verstrichene Zeit darstellt. Innerhalb einer ersten vorbestimmten Zeitspanne zwischen einem Moment T&sub1; und einem Moment T&sub2; liest die erste Diskriminiereinrichtung 30 den Maximalwert Dm des Sensorausgangspegels als einen Erfassungssignalpegel. Dieser Wert Dm wird in der Aufzeichungseinrichtung 31 aufgezeichnet. Die Schwellenwahleinrichtung 34 wählt dann einen aus einer Vielzahl Schwellenwerte entsprechend dem in der ersten Aufzeichnungseinrichtung 31 aufgezeichneten Wert Dm. Diese Schwellenwerte werden beispielsweise entsprechend einer der Bedingungen 1 und 2 in der nachstehenden Tabelle I ausgewählt. TABELLE I Erstaufzeichnungsinhalt Dm Bedingung 1 Schwellwert Bedingung 2 Schwellwert
In dieser Tabelle sind A,B,C,a,b,c und d Konstanten.
Nachstehend werden Erläuterungen zu der Bedingung 1 gegeben.
Nach Bedingung 1 werden drei Konstanten A,B und C als Schwellensetzkonstanten Dm zuaddiert. Als Ergebnis des Setzens der Schwellenwerte wird eine Zeit td zum Erfassen des Dampfgases von dem Heizmaterial 9 bestimmt. Die Figuren 4a, 4b und 4c zeigen die Fälle, in denen die Gesamtempfindlichkeit des Gerätes niedrig, mittel bzw. hoch ist. Es zeigt sich, daß die Fluktuation der Erfassungszeit td trotz der großen Fluktuation der Empfindlichkeit des Gerätes sehr gering ist. In den Fig. 4(b) und 4(c) bezeichnen td1 und td2 die Erfassungszeit, wenn trotz größerer Fluktuation in der Empfindlichkeit des Gerätes dem Erstaufzeichnungsinhalt Dm dieselbe Konstante zuaddiert wird. Es zeigt sich, daß diese Erfassungszeiten td1 und td2 erheblich von der Erfassungszeit td nach Fig. 4(a) verschoben sind. Wird im Falle mittlerer oder hoher Empfindlichkeit, das heißt in den Fällen nach den Fig. 4(b) und 4(c) dasselbe Erfassungsverfahren wie in dem Fall geringer Empfindlichkeit, das heißt die Bedingung nach Fig. 4(a), angewendet, ist die Erfassungszeit daher wie durch td1 beziehungsweise td2 angezeigt verkürzt, wodurch die Heizzeit zum Erhitzen des Materials 9 verkürzt ist. Mithin ist bei Anwendung desselben Erfassungsverfahrens die Erfassungszeit bei hoher Empfindlichkeit kürzer als in dem Fall, wo die Empfindlichkeit gering ist, weshalb die Zeit zum Heizen des Materials 9 verkürzt ist.
Die zweite Diskriminiereinrichtung 32 unterscheidet, ob der Pegel des Erfassungssignals irgendeine der mehreren von der Schwellenwahleinrichtung 34 gesetzten Schwellenwerte erreicht hat. Die zweite Diskriminiereinrichtung 32 mißt nämlich in einer Zeitspanne nach dem Moment T&sub2; die Anzahl der Sensorsignale, die den Schwellwertpegel überstiegen haben, und diese Anzahl wird in der zweiten Aufzeichnungseinrichtung aufgezeichnet. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die in der zweiten Aufzeichnungseinrichtung aufgezeichnete Anzahl eine vorbestimmte Anzahl, beispielsweise 5, Pulssignale übersteigt, wird als Zeit td als die Zeit aufgezeichnet, zu der das von dem Dampf abgeleitete Signal anzeigt, daß das Gut 9 auf einen gemäßigten Zustand aufgeheizt worden ist.
Somit wird die Erfassungszeit td, die von dein Heizzustand des Materials 9 bestimmt wird, erhalten. Dies bedeutet, daß das Material 9 zur Zeit td angemessen aufgeheizt worden ist, weshalb das Heizen ohne die Gefahr unzureichenden Aufheizens beendet werden kann. Berücksichtigt man jedoch jede Fluktuation beispielsweise der Masse des Materials 9, so wird es bevorzugt, daß das Aufheizen für eine Weile fortgesetzt wird, und zwar unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Zeit td diejenige Zeit ist, zu der die Dainpferzeugung gerade begonnen hat. Es wird daher bevorzugt, eine zusätzliche Heizzeit zu setzen, die durch Multiplikation der Zeit td mit einer geeigneten Konstante bestimmt wird.
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm des Heizvorgangs, der von dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgenommen wird. Der Vorgang beginnt durch Setzen des Materials 9 in die Heizkammer 1 und Eingeben eines Heizstartbefehls durch das Tastenfeld nach der Auswahl des Heizmenues.
In Schritt (a) wird ein Steuersignal von der Steuereinheit 6 abgegeben, wodurch die Ansteuerung des Magnetrons 5, des Transformators 19, des Kühlventilators 18 und des Drehtellermotors 23 durch die Ansteuereinrichtung 24 aktiviert werden. In Schritt (b) beginnt die Steuereinheit 6 mit dem Zählen der Heizzeit T. In Schritt (c) wird der Vorgang aufgehalten bis die Zeit T eine vorbestimmte Zeit T&sub1; erreicht. In Schritt (d) wird ein Maximalwert Dmax des Sensorsignals von dem Dampfsensor 7 als repräsentativer Signalpegel Dm bestimmt. In Schritt (e) wird der repräsentative Pegel Dm in der ersten Aufzeichnungseinrichtung 31 aufgezeichnet. Die Schritte (d) und (e) werden wiederholt ausgeführt, bis die erste vorbestimmte Zeit um ist. In Schritt (g) wird eine der Schwellenauswahlbedingungen, beispielsweise Dm + B, von der Schwellenwahleinrichtung 34 entsprechend dem repräsentativen Wert Dm des Dampfsensorsignals ausgewählt. Wenn die erste vorbestimmte Zeit um ist, klassifiziert in Schritt (h) die zweite Diskriminiereinrichtung 32 den Wert D des Sensorsignalpegels und die Anzahl N der Signale. In Schritt (i) werden der Sensorsignalpegel D und die Anzahl N der Signale in der zweiten Aufzeichnungseinrichtung 33 aufgezeichnet. Die Schritte (h) und (i) werden wiederholt, bis Schritt (j) feststellt, daß der Sensorsignalpegel D den von der Schwellenwahleinrichtung 34 ausgewählten Signalpegel erreicht hat. In Schritt (k) werden die Schritte (h), (i) und (j) wiederholt ausgeführt, bis die Anzahl N der den Schwellenpegel übersteigenden Signale 5 (fünf) erreicht. In Schritt (l) wird die Zeit td als die Zeit zum Erfassen einer Veränderung des Sensorsignals aufgezeichnet, als Anzeige für den Zustand der gemäßigten Erwärmung des Materials 9. In Schritt (m) erfolgt für eine durch Multiplizieren der Zeit td mit dein Faktor a bestimmte Zeitspanne ein zusätzliches Erhitzen, und dann ist das Erhitzen abgeschlossen.
Nachstehend ist der Dampfsensor 7 unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 7 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben erzeugt das pyroelektrische Element wegen einer durch eine abrupte Änderung der Temperatur hervorgerufenen Störung des Gleichgewichts des inneren Polarisationszustands eine Signalspannung. Ein bestimmter Typ pyroelektrischer Elemente hat auch piezoelektrische Eigenschaften. Das nach der Erfindung verwendete pyroelektrische Element kann ein piezoelektrisches Keramikelement, wie etwa ein piezoelektrischer Summer oder ein Ultraschallvibrator sein.
Gemäß Fig. 6 sind Elektroden 36 vom Silbertyp auf beiden Seiten eines scheibenförmigen keramischen piezoelektrischen Elements aufgedruckt, das als das pyroelektrisches Element 35 dient. An diese Elektroden sind Leitungen 37 angelötet. Das pyroelektrische Element 35 ist mittels eines Klebers 40 an eine Metallplatte 39 angeheftet. Das Element 35 ist mit einem Harzfilm 41 überzogen, so daß der Ladungsbereich des Elements 35 nicht freiliegen kann.
Nachstehend ist eine Beschreibung der Art und Weise der Luftströmung in dem Bereich um den Dampfsensor 7 und den Kühlventilator 18 gegeben.
Ein mit der zweiten Auslaßöffnung 4 der Heizkammer 1 kommunizierendes Lüftungsrohr 15 ist mit dem geraden Abschnitt der ersten Auslaßleitung 16 verbunden und der Kühlventilator 18 zum Kühlen der elektrischen Komponenten, wie etwa des Hochspannungstransformators 19, führt externe Luft ein und befördert sie in den Bereich um die Düsenplatte 25. Somit kommt von außerhalb des Gerätes eingeführte kalte Luft in Kontakt mit dem pyroelektrischen Element des Dampfsensors 7, um ihn zu kühlen. Die Düsenplatte 25 definiert eine verengte Passage 42, die zu einer Passage 43 mit großem Querschnitt führt. Daher erfährt die durch die Luftpassagen strömende Luft eine große Änderung in der Querschnittsfläche. Die Passage 43 größerer Querschnittsfläche ist mit einer Passage mit noch größerer Querschnittsfläche verbunden, die zu der zweiten Auslaßöffnung 28 in der Außenwand des Gerätes führt.
Die kalte Luft von dem Kühlventilator 18 wird befördert, um durch die Passage 42 des kleineren Durchmessers zu strömen, und drängt dann in die Passage 43 größerer Querschnittsfläche, um sie mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit zu durchströmen. Die Luft erreicht dann die zweite Abführöffnung 28 unter geringfügiger Reduzierung ihrer Energie, und wird dann nach außerhalb des Gerätes abgeführt. Der statische Druck in der Passage 42 kleineren Durchmessers ist wegen der hohen Geschwindigkeit der dadurch strömenden Luft verringert. Derjenige Bereich, in dem der statische Druck verringert ist, ist mit dem geraden Abschnitt der ersten Auslaßleitung 16 verbunden, die von der zweiten Auslaßöffnung 4 der Heizkammer 1 kommt, so daß das von dem Material 9 erzeugte Dampfgas rasch von der Heizkammer in denjenigen Bereich eingeführt wird, wo der statische Druck auf einen Pegel unterhalb desjenigen in der Heizkammer 1 gesenkt worden ist. Der Dampfsensor 7 liegt in der Nähe des Abschnitts der Passage 43 mit der größeren Querschnittsfläche, in den das Dampfgas eingeführt wird, so daß der Dampfsensor 7 jede durch eine Änderung im Zustand der Heizung des Materials 9 hervorgerufene Änderung im Zustand des Dampfgases erfassen kann. Es ist daher möglich, ein Heizgerät mit exzellenten Reaktionseigenschaften zu erhalten.
Fig. 9 zeigt eine Modifikation, bei der eine starke Strömung kalter Luft von der Passage 42 kleinerer Querschnittsfläche in die zweite Auslaßpassage größerer Querschnittsfläche eingeführt wird, so daß solches Dampfgas verringertem Druck unterliegt. Bei dieser Modifikation liegt das Element des Dampfsensors 7 an einer Stelle, wo die Luft mit hoher Geschwindigkeit strömt. Bei der in Fig. 7 gezeigten Anordnung wird der Dampfsensor 7 durch von dem Ventilator 18 eingeführte externe Luft gekühlt. Bei der Anordnung nach Fig. 8 liegt der Dampfsensor 7 jedoch in der Luftströmung hoher Geschwindigkeit, so daß der Kühlungseffekt verbessert ist.
Die Figuren 10 bis 12 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung.
Die Ausführungsform nach Fig. 10 unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, daß die erste Auslaßöffnung 3 in der linken Wand der Heizkammer 1 an einem oberen Bereich dieser Wand benachbart der Tür ausggebildet ist. Somit liegt die zweite Auslaßöffnung 4 auf einem Niveau oberhalb des Niveaus der ersten Auslaßöffnung 3 und der Luftzuführöffnung 2. Die erste Auslaßöffnung 3 hat eine größere Fläche als die zweite Auslaßöffnung 4. Die durch die Luftzuführöffnung 2 zugeführte Luft strömt entlang einer Wand der Heizkammer und entlang einem Fenster 12 und wird dann an der Verbindung zwischen dieser Wand und der nächsten Wand umgelenkt, so daß sie entlang der nächsten Wand strömt. Diese Luftströmung wird durch die erste Auslaßöffnung 3 nach außerhalb der Heizkammer abgeführt. Die zweite Auslaßöffnung 4 ist in einer Seitenwand der Heizkammer ausgebildet, die nicht von der vorgenannten Luftströmung erreicht wird und die derjenigen Wand gegenüberliegt, derentlang die vorgenannte Luftströmung ausgebildet wird, oder in der Decke der Heizkammer.
Das in Fig. 11 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorgehenden Ausführungsbeispiel darin, daß die erste Auslaßöffnung 3 in der linken Seitenwand der Heizkammer an einem unteren Bereich entfernt von der Tür ausgebildet ist.
Die zweite Auslaßöffnung 4 liegt demnach auf einem Niveau oberhalb des Niveaus der ersten Auslaßöffnung 3 und der Luftzuführöffnung 2. Die erste Auslaßöffnung 3 hat eine größere Fläche als die zweite Auslaßöffnung 4. Die erste Auslaßöffnung 3 liegt auf einem Niveau unterhalb desjenigen der Luftzuführöffnung 2, während die zweite Auslaßöffnung 4 auf demselben Niveau wie die oder oberhalb der Luftzuführöffnung 2 liegt. Die durch die Luftzuführöffnung 2 zugeführte Luft strömt entlang einer Wand der Heizkammer und entlang einem Fenster 12 und wird dann an der Verbindung zwischen dieser Wand und der nächsten Wand abgelenkt, so daß sie entlang der nächsten Wand strömt. Diese Luftströmung wird durch die erste Auslaßöffnung 3 nach außerhalb der Heizkammer abgeführt. Die zweite Auslaßöffnung 4 ist an einer Seitenwand der Heizkammer ausgebildet, die nicht von der vorgenannten Luftströmung erreicht wird und derjenigen Wand gegenüberliegt, derentlang die vorgenannte Luftströmung ausgebildet wird, oder in der Decke der Heizkammer.
Das in Fig. 12 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen darin, daß die erste Auslaßöffnung 3 in der linken Seitenwand der Heizkammer an einem oberen Bereich dieser Wand entfernt von der Tür ausgebildet ist, während die zweite Auslaßöffnung 4 in der Decke der Heizkammer in einem rechten Teil dieser Decke entfernt von der Tür ausgebildet ist. Nach dieser Anordnung liegt die zweite Auslaßöffnung 4 auf einem Niveau oberhalb dem Niveau der Luftzuführöffnung 2 und der ersten Auslaßöffnung 3. Die erste Auslaßöffnung 3 liegt auf einem Niveau unterhalb desjenigen der Luftzuführöffnung 2, während die zweite Auslaßöffnung 4 auf demselben Niveau wie die oder oberhalb der Luftzuführöffnung 2 liegt. Die durch die Luftzuführöffnung 2 zugeführte Luft strömt entlang einer Wand der Heizkammer und entlang einem Fenster 12 und wird dann an der Verbindung zwischen dieser Wand und der nächsten Wand abgelenkt, so daß sie entlang der nächsten Wand strömt. Diese Luftströmung wird durch die erste Auslaßöffnung 3 nach außerhalb der Heizkammer abgeführt. Die zweite Auslaßöffnung 4 ist in einer Seitenwand der Heizkammer ausgebildet, die nicht von der vorgenannten Luftströmung erreicht wird und die derjenigen Wand gegenüberliegt, derentlang die vorgenannte Luftströmung ausgebildet wird, oder in der Decke der Heizkammer.
Da gemäß den Figuren 1, 10, 11 und 12 die Fläche der ersten Auslaßöffnung 3 größer als diejenige der zweiten Auslaßöffnung 4 ist, wird der größte Teil der von der Luftzuführöffnung 2 zugeführten Luft durch die erste Auslaßöffnung 3 abgeführt, die die größere Querschnittsfläche hat und daher einen geringeren Widerstand als die zweite Auslaßöffnung 4 bietet. Somit verbleibt die von der Luftzuführöffnung 2 zugeführte Luft nur für eine kurze Zeitspanne in der Heizkammer. Das bedeutet, daß der von der Luft hervorgerufene Verdünnungseffekt zum Verdünnen des Dampfgases sowie der Kühlungseffekt zum Kühlen des Dampfgases durch die Luft vorteilhafterweise verringert ist, um die Temperatur des den Dampfsensor 7 durch die zweite Auslaßöffnung 4 erreichenden Dampfgases zu erhalten, wodurch der Heizzustand des Heizmaterials 9 akkurat erfaßt werden kann. Dies ermöglicht der Steuereinheit 6 eine Heizsteuerung zum Optimieren des Steuerungszustands des Heizzustands des Materials 9.
Die erste Auslaßöffnung 3 und die zweite Auslaßöffnung 4 liegen auf unterschiedlichem Niveau in der Heizkammer. Die von der Luftzuführöffnung 2 zugeführte Luft wird, wie vorstehend erläutert, auf die erste Auslaßöffnung 3 gerichtet, jedoch bildet ein nicht von der ersten Auslaßöffnung 3 aufgenommener Teil der Luft eine Wirbelströmung um die erste Auslaßöffnung 3 herum aus. Diese Luftwirbelströmung um die erste Auslaußöffnung 3 herum kann kaum die zweite Auslaßöffnung 4 erreichen. Das bedeutet, daß der von der Luft hervorgerufene Verdünnungseffekt zum Verdünnen des Dampfgases um die zweite Auslaßöffnung sowie der Kühleffekt zum Kühlen des Dampfgases durch die Luft geeignet reduziert sind, um die Temperatur des den Dampfsensor 7 durch die zweite Auslaßöffnung 4 erreichenden Dampfgases zu erhalten, wodurch der Heizzustand des Heizmaterials 9 akkurat erfaßt werden kann. Dies ermöglicht der Steuereinheit 6 eine Heizsteuerung zum Optimieren des Zustands der Steuerung des Heizzustands des Materials 9.
Wenn das in der Heizkammer 1 angeordnete Material in solch einem Fall aufgeheizt wird, daß die zweite Auslaßöffnung 4 vollständig geschlossen wäre, wird das meiste der durch die Luftzuführöffnung 2 zugeführten Luft auf die erste Auslaßöffnung 3 gerichtet. Ein nicht von der ersten Auslaßöffnung 3 aufgenommener Teil der Luft bildet eine Wirbelströmung um die erste Auslaßöffnung 3 herum. Diese Luftwirbelströmung bewegt sich zusammen mit dem von dem Heizmaterial 9 erzeugten Dampfgas mit einer Geschwindigkeit, die geringer ist als diejenige der Strömung der Auslaßluft in Richtung auf einen Bereich, wo die Luftbewegungsgeschwindigkeit noch geringer ist, d.h. in einem Bereich, wo die Luft als stehend anzusehen ist. Die zweite Auslaßöffnung 4 ist in diesem Bereich angeordnet, wo die Luft als stehend anzusehen ist. Dieser Bereich liegt bspw. auf einem Niveau oberhalb der halben Höhe der Heizkammer. Daher kann das von dem Heizmaterial 9 erzeugte Dampfgas schnell den Bereich um die zweite Auslaßöffnung 4 herum erreichen. Der Heizzustand des Materials 9 kann daher schnell von dem Dampfsensor erfaßt werden, so daß die Steuereinheit 6 eine Steuerung ausführt, um einen optimalen Heizzustand des Materials 9 zu realisieren.
Gemäß Fig. 3 ist der Abstand zwischen der zweiten Auslaßöffnung 4 und dein Kühlventilator 18 kleiner als der Abstand zwischen der ersten Auslaßöffnung 3 und dem Kühlventilator 18. Der Dampfsensor 7 liegt in der Nachbarschaft des Kühlventilators 18, um von letzterem gekühlt zu werden. Die erforderliche Zeit dafür, daß das von dem Material 9 erzeugte Dampfgas dazu gebracht wird, den Dampfsensor 7 zu erreichen, fällt mit dem Abstand zwischen der zweiten Auslaßöffnung 4 und dem Dampfsensor 7, so daß die Verzögerung der Erfassung des aufgeheizten Zustands des Materials 9 entsprechend verringert werden kann. Demnach führt die Verringerung des Abstands zwischen der zweiten Auslaßöffnung 4 und dem Kühlventilator 18 dazu, daß die Erfassung des aufgeheizten Zustandes des Materials 9 beschleunigt werden kann. Da der größte Teil der Luft in der Heizkammer 1 auf den Bereich um die erste Auslaßöffnung 3 herum konzentriert ist, entwickelt sich in diesem Bereich eine vergleichsweise hohe Temperatur. Wenn dieser lokale Bereich höherer Temperatur in der Nähe des Sensors liegt, der für Strahlungswärme empfindlich ist, bspw. der erfindungsgemäß verwendete Dampfsensor, wird die Erfassung der Dampftemperatur durch die von solch einer Wärmestrahlungsquelle hervorgerufenen Störungen beeinträchtigt. Es ist daher wünschenswert, daß der Bereich, in dein sich eine höhere Temperatur entwickelt, an einer Stelle entfernt von dem Dampfsensor 7 liegt. Eine Anordnung der ersten Auslaßöffnung 3 an einer Stelle entfernt von dem Dampfsensor 7 ist equivalent zu einer Anordnung der ersten Auslaßöffnung 3 weg von dem Kühlventilator 18. Die Unterbrechung des von dem Heizmaterial 9 zu der zweiten Auslaßöffnung 4 strömenden Dampfgases durch die Strömung kalter Luft von der Luftzuführöffnung 3 zu der ersten Auslaßöffnung 2 kann durch Vergrößern bzw. Verringern des Abstandes zwischen der ersten Auslaßöffnung 3 und dem Kühlventilator 18 sowie des Abstands zwischen dem Kühlventilator 18 und der zweiten Auslaßöffnung 4 verringert werden. Solch eine Auslegung ermöglicht eine schnelle Erfassung des Heizzustands des Materials 9 durch den Dampfsensor 7, so daß die Steuereinheit 6 eine Heizsteuerung zum optimalen Heizen des Materials 9 bewirken kann.

Claims

1. Heizgerät zum automatischen Heizen eines Materials entsprechend von einem Dampfsensor (7) zum Erfassen von dem aufgeheizten Material erzeugten Dampfs abgeleiteten Daten, wobei das Gerät umfaßt: eine Heizkammer (1), in der das aufzuheizende Material angeordnet ist; eine Luftzufuhröffnung (2), durch die Luft mittels einer Luftzuführeinrichting (18) in die Heizkammer (1) eingeführt wird; und eine erste Auslaßöffnung (3), durch die Luft nach außerhalb der Heizkammer (1) herausgeführt wird; dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät eine zweite Auslaßöffnung (4) aufweist, durch die der von dem aufgeheitzten Material erzeugte Dampf dem Dampfsensor (7) zugeführt werden kann, wobei die zweite Auslaßöffnung (4) in einer Höhe oberhalb der Höhe der ersten Auslaßöffnung (3) angeordnet ist und wobei der Dampfsensor (7) in einem Luftkanal (17) für eine von der Luftzuführeinrichtung (18) erzeugte Luftströmung angeordnet ist, wobei der Luftkanal einen Abschnitt aufweist, and dem die Querschnittsfläche des Kanals wesentlich vergrößert ist, so daß der Kanal als Saugeinrichtung dient, wobei der als Saugeinrichtung dienende Luftkanal mit der zweiten Auslaßöffnung (4) verbunden ist.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, bei dem die erste Auslaßöffnung (3) eine größere Fläche als die zweite Auslaßöffnung (4) hat.

3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Dampfsensor (7) ein pyroelektrisches Element beinhaltet, das eine Signalspannung erzeugen kann.

4. Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Teil der von der Luftzuführeinrichtung (2) erzeugten Luftströmung direkt in den Luftkanal eingeführt wird.

5. Heizgerät nach Anspruch 4, bei dem der Dampf mit von der Luftzuführeinrichtung (18) durch den Luftkanal zugeführter kalter Luft gemischt wird, und zwar in einem Bereich von der kalten Luft erzeugten reduzierten Drucks, und so gemischte Luft mit einer wärmeempfindlichen Oberfläche des Dampfsensors (7) in Kontakt kommt.

6. Heizgerät nach Anspruch 5, bei dem die Luftzuführeinrichtung (18) einen von der Wärmeempfindlichen Oberfläche unterschiedlichen Bereich des Dampfsensors (7) kühlt.

7. Heizgerät nach Anspruch 1, bei dem die erste Auslaßöffnung (3) in einer Höhe unterhalb der Luftzuführöffnung (2) angeordnet ist und die zweite Auslaßöffnung (4) in derselben Höhe wie die Luftzufuhröffnung (2) oder darüber angeordnet ist.

8. Heizgerät nach Anspruch 1, beeinhaltend ein Fenster (12), um die visuelle Beobachtung des Zustandes innerhalb der Heizkammer (1) zu ermöglichen; und bei der die durch die Luftzufuhröffnung (2) in die Heizkammer (1) eingespeiste Luft dazu veranlaßt wird, eine entlang zumindest dem Fenster (12) strömende und dann durch die erste Auslaßöffnung (3) herausgeführte Hauptluftströmung darzustellen; und bei dem die zweite Auslaßöffnung (4) in einem Bereich der Wand der Heizkammer (1), die nicht von der Hauptluftströmung erreicht wird und die derjenigen Wand gegenüberliegt, entlang welcher die Hauptluftströmung strömt, oder in der Decke der Heizkammer (1) ausgebildet ist.