DE69015876T2

DE69015876T2 - Automatischer Heizapparat.

Info

Publication number: DE69015876T2
Application number: DE69015876T
Authority: DE
Inventors: Isao Kasai; Takashi Kashimoto; Kimiaki Yamaguchi; Koji Yoshino
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1989-05-08
Filing date: 1990-05-03
Publication date: 1995-08-10
Anticipated expiration: 2010-05-04
Also published as: KR900018604A; EP0397397A1; CA2016154C; AU613268B2; AU5474690A; KR940000174B1; DE69015876D1; CA2016154A1; EP0397397B1; US5140120A

Description

Erfindungshintergrund

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein automatisches Heizgerät mit einem Sensorsystem, weiches Dampf von erhöhter Temperatur, weicher von einem aufgeheizten Material erzeugt wurde, gemäß dem Aufheizzustand erfaßt und als Reaktion auf ein vom Sensorsystem geliefertes Erfassungssignal eine Wärmequelle steuert.
Verschiedene Arten von Heizgeräten, weiche ein System zum automatischen Erfassen der Beendigung des Erhitzens des aufgeheizten Materials beinhalten, wurden bisher verwendet. Das Sensorsystem derartiger herkömmlicher automatischer Heizgeräte benutzt in den meisten Fällen als Sensorelement einen Feuchtigkeitssensor, welcher eine Änderung der Feuchtigkeit erfaßt. Da jedoch der Feuchtigkeitssensor zur Erfassung einer Änderung des elektrischen Widerstandes des Sensors dient, welche durch an der Sensoroberfläche angelagerte Wassermolekole verursacht wird, war ein komplizierter Aufbau und Funktionsweise erforderlich, und zwar mußte die Verunreinigung auf der Sensoroberfläche in regelmäßigen Abständen mit einem Heizgerät weggebrannt werden, um über einen langen Zeitraum eine gleichbleibende Leistung unter Vermeidung jeglicher Beeinträchtigung der Empfindlichkeit oder dergleichen, die der Verunreinigung der Sensoroberfläche zuzuschreiben sind, beizubehalten.
Anderseits haben wir in ausländischen Anmeldungen mit Prioritätsbeanspruchungsrecht auf Grundlage des japanischen Patents mit der Offenlegungsnr. H2-44124 ein Sensorsystem vorgelegt, bei dem mit fortschreitender Aufheizung vom aufgeheizten Material erzeugtes heißes Gas oder Dampf, wie beispielsweise wasserdampfhaltiges Gas, durch eine in die Heizkammerwand ausgebildete Entlüfungsöffnung herausgesaugt und mit einem außerhalb der Heizkammer vorgesehenen pyroelektrischen Element in Kontakt gebracht wird, um so die Beendigung des Aufheizens gemäß einer vom pyrodektrischen Element erzeugten Spannung zu erkennen. Bei dieser Art des Sensorsystems basiert der Erfassungsmechanismus auf der physikalischen Erscheinung der Wärmeübertragung vom Wasserdampf auf das pyroelektrische Element. Anders als bei herkömmlichen Feuchtigkeitsfühlern wird deshalb die Empfindlichkeit durch Verunreinigung der Elementoberfläche nicht wesentlich verändert, was den Vorteil mit sich bringt, daß theoretisch ein sehr einfaches Sensorsystem geliefert werden kann. Eine weitere Anordnung des Standes der Technik, die ein Sensorsystem verwendet, ist in EP-A-0289000 beschrieben.
Diese Systeme weisen jedoch den inhärenten Defekt auf, daß lange Kochzeiten einen Temperaturanstieg des pyroelektrischen Elements selbst verursachen, woraus sich ergibt, daß der Temperaturunterschied zwischen dem pyroelektrischen Element und dem vom Nahrungsmittel erzeugten Wasserdampf gering wird, woraus sich eine Verminderung der Empfindlichkeit ergibt. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, das pyroelektrische Element während des Gebrauchs zu kühlen, wie dies in den oben erwähnten ausländischen Anmeldungen vorgeschlagen wird, und zusätzlich muß ein effizientes Niedrigpreis-Sensorsystem entwickelt werden, das kommerziell zur Verfügung steht.

INHALT DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung zielt auf die Beseitigung der oben beschriebenen Probleme des Standes der Techink ab und ist derart aufgebaut, daß das vom aufgeheizten Material erzeugte wasserdampfhaltiges Gas in stabiler Weise und schnell aus der Heizkammer herausgesaugt wird und nach Kontaktaufnahme mit einem Sensor in die Geräteumgebung abfließt. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist deshalb, ein automatisches Heizgerät zu liefern, welches schnell mit Hilfe eines Sensors ein beliebiges Steigen oder Fallen der Gasmenge erkennen kann, das durch eine Zustandsänderung des aufgeheizten Materials verursacht wird, um so einen guten Endzustand des aufgeheizten Materials zu realisieren.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein automatisches Heizgerät geliefert, das umfaßt: eine Heizkammer zur Aufnahme von aufzuheizenden Material; eine Heizeinrichtung zum Erhitzen des Materials in dieser Heizkammer; eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines aufgeheizten Zustandes des Materials; einen Führungskanal zum Leiten von Luft von der Heizkammer zur Sensoreinrichtung; eine Steuereinrichtung zum Steuern der Heizeinrichtung gemäß einem Signal von der Sensoreinrichtung; eine Saugeinrichtung zum Zuführen dieser Luft zur Sensoreinrichtung, und zwar von der Heizkammer durch den Führungskanal, wobei die Saugeinrichtung ein Gebläse mit einer Saugseite und einer Blassefte beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugeinrichtung einen Einlaßbereich zum Empfangen von Luft vom Gebläse sowie einen Luftdurchflußweg für in diesen Einlaßbereich eintretende Luft beinhaltet, weicher ein Unterdruckgebiet liefert, wobei die Anordnung derart ist, daß mittels des Gebläses ausgeblasene und unter Druck gesetzte Luft durch den Einlaßbereich in den Unterdruckgebiet geleitet wird und dann in einen Abluftkanal strömt, der über einen Auslaß mit der Geräteumgebung in Verbindung steht, und Luft von der Heizkammer durch den Führungskanal in den Abluftkanal gesaugt wird, wobei sich das Sensorsystem aus einem Sensorelement zusammensetzt, dessen sensitive Fläche in der Nähe des Unterdruckgebiets angeordnet ist.
In den Ausführungsformen gemäß der Erfindung bewirkt die Saugeinrichtung, daß das wasserdampfhaltige Gas aus der Heizkammer schnell und in stabiler Weise herausgesaugt wird. Die Saugeinrichtung macht sich die Tatsache zu nutze, daß der Luftdruck ansteigt, wenn ein durch ein Gebläse mit Propellerblättern erzeugter Luftstrom durch eine Heizeinrichtung, wie beispielsweise eine Magnetfeldröhre, gedrosselt wird. Das Vorsehen eines mit einem geringen Widerstand behafteten Luftkanals, der von einem Gebiet mit auf diese Weise erhöhtem Druck zur Geräteumgebung verlauft, wo ein relativ niedriger Druck herrscht, bewirkt, daß die unter erhöhtem Druck stehende Luft rasch durch den mit einem geringen Strömungswiderstand behafteten Luftkanal strömt. Diese schnelle Luftströmung dient zur Erzeugung eines Gebiets innerhalb des Luftkanals, in dem der Luftdruck gemäß der Aussage des Bernoulli-Theorems niedriger als in der Heizkammer ist. Dieses Unterdruckgebiet bewirkt, daß wasserdampfhaltiges Gas aus der Heizkammer herausgesaugt wird. Deshalb ist der Führungskanal zum Herausleiten des wasserdampfhaltigen Gases aus der Heizkammer an die Saugeinrichtung angeschlossen. Ein Abluftkanal, der einen geringen Abluftwiderstand liefert, ist mit der Saugeinrichtung verbunden, um das dieser über den Führungskanal zugeführte wasserdampfhaltige Gas abfließen zu lassen. Eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Temperatur des wasserdampfhaltigen Gases ist entweder im Führungskanal, im Abluftkanal oder im Luftkanal der Saugeinrichtung angeordnet und dient zugleich als Bestandteil der Kanalwand.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter spezieller Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen:
Fig. 1 einen vergrößerten Querschnitt einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei wesentliche Bereiche von dieser dargestellt sind;
Fig. 2 ein Blockdiagramm mit funktionellen Bauteilen der gleichen Ausführungsform;
Fig. 3 ein Querschnitt einer Sensoreinrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht derselben Sensoreinrichtung;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines automatischen Heizgerätes nach der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 bis 8 vergrößerte Teilansichten von weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei wesentliche Bereiche von diesen dargestellt sind;
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist ein mit einer Heizkammer 1 verbunden er Führungskanal 2, durch den das vom aufgeheizten Material erzeugte wasserdampfhakige Gas geführt wird, an eine Saugeinrichtung 5 angeschlossen. Die Saugeinrichtung 5 dient zur Erzeugung eines Drucks, der niedriger ist als der Druck in der Heizkammer 1, so daß ein Heraussaugen des wasserdampfhaltigen Gases aus der Heizkammer 1 bewirkt wird. Außerdem ist die Saugeinrichtung 5 mit dem Abluftkanal 4 verbunden, durch den das aus der Heizkammer 1 herausgesaugte wasserdampfhaltige Gas abgelassen wird. Ein Auslaß 15 eines Luftkanals der Saugeinrichtung 5, durch den die Abluft, wie beispielsweise wasserdampfhaltiges Gas ab strömt, ist in einem Gehäuse 7 des Gerätes ausgebildet. Eine Sensoreinrichtung 3 zum Erfassen des Aufheizzustandes des aufgeheizten Materials ist angeordnet,welches zugleich als Wandungsteil des Luftkanals der Saugeinrichtung 5 dient.
Die Saugeinrichtung 5 macht sich die Tatsache zu nutze, daß sich der Luftdruck erhöht, wenn der von einem Gebläse mit Propellerblättern 17 erzeugte Luftstrom von einer Heizeinrichtung, wie beispielsweise einer Magnetfeldröhre 11, gedrosselt wird. Ein Luftkanal mit einem geringen Luftwiderstand ist so vorgesehen, daß er vom Einlaßbereich 25 der Saugeinrichtung 5, der sich in einem Gebiet mit auf diese Weise erhöhtem Druck befindet, zur Geräteumgebung verläuft, in dem der Druck relativ niedrig ist, so daß die unter erhöhtem Druck stehende Luft schnell durch den Luftkanal von geringem Luflwiderstand strömt, und dann durch den Auslaß 15 der Saugeinrichtung 5 abfließt. Diese rasche Luftströmung dient zur Erzeugung eines Unterdruckgebietes 6 im Luftkanal, in dem, wie durch das Bernoulli-Theorem beschrieben ist, ein niedrigerer Druck als in der Heizkammer 1 herrscht. Das Unterdruckgebiet 6 bewirkt, daß das wasserdampfhaltige Gas aus der Heizkammer 1 herausgesaugt wird. Aus diesem Grund ist der Führungskanal 2 an die Saugeinrichtung 5 angeschlossen, um das wasserdampfhaftige Gas aus der Heizkammer 1 herauszuleiten. Der Abluftkanal 4 mft geringem Auslaßwiderstand ist mit der Saugeinrichtung 5 verbunden, um das wasserdampfhaltige Gas ab strömen zu lassen, das dieser durch den Führungskanal 2 zugeführt wurde. Die Sensoreinrichtung 3 zum Erfassen des Temperaturzustandes des wasserdampfhaftigen Gases ist so angeordnet, daß sie im Abluftkanal 4 oder im Luftkanal der Saugeinrichtung 5 freiliegt und gleichzeitig als Bestandteil der Kanalwand dient.
Die Sensoreinrichtung 3 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben. Die Sensoreinrichtung 3 besitzt die Pyroelektrizität, mit der die Sensoreinrichtung 3, als Reaktion auf eine momentane Temperaturänderung, ein Spannungssignal erzeugt. Die Pyroelektrizität kann durch Ladungen entstehen, welche auf der Oberfläche eines dielektrischen Glieds durch dessen innere Polarisierung entstehen. Wenn nämlich ein dielektrisches Glied, welches einer inneren Polarisierung unterworfen wurde, eine plötzliche Temperaturänderung erfährt, und zwar durch Bestrahlung mit einer durch Licht herangeführten Hitzestrahlung, durch Infrarotstrahlung, durch Wasserdampf von kochendem Wasser oder dergleichen, oder durch Kaltluft zur Kühlung, dann wird die innere Polarisierung des dielektrischen Glieds gelöscht, so daß die Ladungen nur auf der Oberfläche des dielektrischen Glieds verbleiben. Dieser Zustand ergibt die Pyroelektrizität. Es ist möglich, die auf der Oberfläche verbleibenden Ladungen zu nutzen, indem dieses dielektrische Glied mit einem Stromkreis verbunden wird. Dieses Element wird allgemein als "pyrolektrisches Element" bezeichnet.
Eine bestimmte Art von pyroelektrischen Elementen hat zusätzlich piezolektrische Eigenschaften und beinhaltet eine piezoelektrische Keramik, die für einen piezoelektrischen Summer oder Überschallresonator benutzt wird, ein Dünnschicht-Polyvinyliden-Fluorid oder dergleichen.
Da die Ladungsmenge des pyroelektrischen Elementes zu dessen Oberfläche proportional ist, wird die Fähigkeit zur Erfassung einer Temperaturänderung umso besser, je größer die Oberfläche ist.
Das pyrolelektrische Element kann Siguale wirkungsvoll erfassen, wenn es so geformt ist, daß es die größtmögliche Ladungsmenge sammeln kann, d.h. in Form einer Platte, bei der durch auf dieser vorgesehene parallele, einander gegenüberliegende Elektroden für eine große Fläche gesorgt werden kann.
Um den Wert der Ladung auf diesen Flächen an einen elektrischen Stromkreis abzugeben, ist es notwendig, eine Elektrode in einer Richtung anzuordnen, die der Polarisierungsrichtung entspricht. Eine Elektrode 31 ist so angeordnet, daß sie die gegenüberliegenden Seiten eines plattenförtnigen pyrolektrischen Elementes, wie beispielsweise einer piezoelektrischen Keramik, umschheßt. Ein Leitungsdraht 32 ist mit der Elektrode 31 durch Lötung in einem Punkt 33 verbunden. Das pyrolektrische Element 29 ist mit der Metallplatte 28 durch einen Klebstoff 34 verbunden. Das pyrolektrische Element 29, die Elektrode 31 und dergleichen sind mit einer Harzschicht 30 überzogen, damit sie nicht der Atmosphäre ausgesetzt sind. Das pyroelektrische Element 29 und die Metallplatte 28 haben kreisähnliche Gestalt, um eine Beeinflussung durch Unterschiede im Wärmeübertragungskoeffizient und Wärmeausdehnungskoeffizient zu mimmieren.
Je dünner das plattenförmige pyroelektrische Element 29, desto größer ist die Wirksamkeit in der Sigualerfassung, aber umso kleiner der Verformungswiderstand. Ein Werkstoff, der schwer verformbar ist, wie beispielsweise eine piezoelektrische Keramik, bricht leicht, wenn eine etwas größere Kraft auf diese aufgebracht wird. Diese geringe Festigkeit kann durch Verkleben mit einem schwer zu brechenden Material, wie beispielsweise der Metallplatte 28, verbessert werden.
Die nachfolgende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2.
Die Metallplatte 28 der Sensoreinrichtung 3 ist nicht horizontal, sondern geneigt angeordnet, so daß das wasserdampfhaltige Gas dazu gebracht wird in Form von Wassertröpfchen herunterzufließen, und zwar selbst dann, wenn es zu Tautropfen kondensiert ist. Eine solche Anordnung ermöglicht ein unbehindertes Strömen des wasserdampfhaltigen Gases ohne jede Behinderung.
Der Luftkanal der Saugeinrichtung 5, dessen Einlaßbereich 25 sich an einer Position befindet, bei der der Fluß der Kühlluft zur Kühlung der als Heizeinrichtung dienenden Magnetfeldröhre 11 gedrosselt ist, führt zu einer in der Gerätegehäuse 7 ausgebildeten Entlüftungsöffnung. Dieser Luftkanal hat beim Einlaßbereich 25 eine kleinere Strömungsquerschnittsfläche als bei der als Auslaß 15 dienenden Entlüftungsöffnung im Gerätegehäuse 7. Dieser Luftkanal erzeugt deshalb einen geringen Luftwiderstand.
Ein Gebläse zur Zuging von Kühlluft zur als Heizeinrichtung dienenden Maguetfeldröhre 11 ist zwischen den Belüftungsöffnungen 35, durch die Luft aus der Geräteumgebung mit Hilfe des mit Fropellerblättern 17 ausgerüsteten Motors 8 angesaugt wird, und einem Heizungsabschnitt, der die als Heizeinrichtung dienende Magnetfeldröhre 11, den Hochspannungstransformator und dergleichen umfaßt, angeordnet, um dem Heizungsabschnitt Kühlluft zuzuführen.
Eine Öffnung 18 ist in der Nähe der Fropeflerblätter 17 zum Einstellen der Strömungsrichtung der Luft vorgesehen, so daß das Gebiet der geblasenen Luft vom Gebiet der gesaugten Luft getrennt ist.
Der Luftkanal der Saugeinrichtung 5 ist so ausgebildet, daß er im Gebiet in der Nähe des Auslasses 15 einen größeren Strömungsquerschnitt hat als im Gebiet in der Nähe des Einlaßbereichs 25, was bewirkt, daß der Luftkanal im Gebiet in der Nähe des Auslasses 15 einen größeren Strömungswiderstand liefert als im Gebiet in der Nähe des Einlaßbereichs 25.
Der Führungskanal 2, durch den das vom aufgeheizten Material 13 in der Heizkammer 1 erzetigte wasserdampfhaltige Gas geleitet wird, ist an einer Stelle in der Nähe des Einlaßbereichs 25 mit dem Luftkanal der Saugeinrichtung 5 verbunden, an der Strömungsquerschnitt klein ist. Daher ist der Führungskanal 2 an einer Stelle mit dem Luftkanal verbunden, an der die Luft mit hoher Geschwindigkeit strömt. In einem Gebiet, in dem die Luft mit hoher Geschwindigkeit strömt, entsteht das Unterdruckgebiet 6, so daß das wasserdampfhaltige Gas aus dem Führungskanal 2 herausgesaugt werden kann.
Das aus der Heizkammer 1 herausgesaugte wasserdampfhaltige Gas und die mit hoher Geschwindigkeft strömende Luft, die in der Saugeinrichtung 5 ein Unterdruckgebiet erzeugt, werden miteinander vermischt, und das auf diese Weise vermischte Gas fließt in die Geräteumgebung ab. Der Abluftkanal, durch den das auf diese Weise vermischte Gas strömt, hat eine Strömungsquerschnittsfläche, die größer ist als eine Gesamtquerschnittsfläche, die sich ergibt aus der Summe der Strömungsquerschnittsfläche des Luftkanals am Einlaßbereich 25 der Saugeinrichtung 5 und der Strömungsquerschnittsfläche der Entlüftungsöffnung an der Verbindungsstelle von dem von der Heizkammer 1 herführenden Führungskanal 2 und dem als Saugeinrichtung 5 dienenden Luftkanal, wodurch ein Anstieg des Strömungswiderstandes der Luft im Abluftkanal vermieden wird.
Eine zum Führungskanal 2 oder zum Abluftkanal 4 weisende Oberfläche der Metallplatte 28 der Sensoreinrichtung 3 bildet einen Teil einer Wandung von diesen. Da das wasserdampfhaltige Gas folglich nicht in direkten Kontakt mit dem pyroelektrischen Element 29 kommt, ist es möglich, eine durch Beschädigung der Isolierung bedingte Fehlbetätigung der Sensoreinrichtung 3 zu vermeiden. Desweiteren kann, da das wasserdampfhaltige Gas mit der Metallplatte 28 in Kontakt kommt, jede Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases auf das gesamte pyroelektrische Element 29 übertragen werden.
Auch wenn die Sensoreinrichtung 3 mit einem beliebigen von Führungskanal 2 dem Abluftkanal 4 oder dem Luftkanal der Saugeinrichtung 5 verbunden ist, muß der Bereich, mit dem das Sensorelement 3 in Verbindung kommt, ein elektrischer Isolator sein. Dieser Bereich dient gleichzeitig als Wärmeisolator. Dadurch ist es möglich, ein Abfließen der Ladungen von der Sensoreinrichtung 3 zu vermeiden und den Aufheizzustand des aufgeheizten Materials 13 genau zu erfassen. Da die Sensoreinrichtung 3 vom Wärmeisolator umschlossen ist, wird nur die Wärme des in der Luft befindlichen wasserdampfhaltigen Gases auf die Sensoreinrichtung übertragen, was zu dem Ergebnis führt, daß die Zustandsänderung genau und in geeigueter Weise gemäß dem Aufheizzustand des aufgeheizten Materials 13 erfaßt werden kann.
Die Saugeinrichtung 5 ist mit einem Vorsprung 36 oder einem Kanalwandelement ausgerüstet, so daß der Strömungsquerschmtt des Luftkanals im Gebiet in der Nähe des Einlaßbereichs 25 des Luftkanals kleiner ist als der Strömungsquerschnitt der Entlüftungsöffnung am Verbindungspunkt von dem von der Heizkammer 1 herführendem Führungskanal 2 und dem Luftkanal der Saugeinrichtung 5, wodurch eine turbulente Strömung im Unterdruckgebiet 6 entsteht, die erzeugt wird, wenn die durch den Einlaßbereich 25 zugeführte Luft mit hoher Geschwindigkeft durch den Luftkanal strömt. Aufgrund dieser turbulenten Strömung werden das wasserdampfhaltige Gas aus der Heizkammer 1 und die mit hoher Geschwindigkeit strömende Luft miteinander vermischt, d.h. das wasserdampfhaltige Gas wird im Luftkanal der Saugeinrichtung 5 fein verteilt. Das so verteilte wasserdampfhaltige Gas wird in Kontakt mit der Metallplatte 28 der Sensoreinrichtung 3 gebracht. Da das dampfhaltige Gas auf diese Weise in Kontakt mit der Metallplatte 28 kommt, kann die Sensoreinrichtung 3 die der Änderung des Aufheizzustandes des aufgeheizten Materials 13 entsprechende Zustandsänderung erfassen.
In der Saugeinrichtung 5 ist die Metallplatte 28 als wärmeaufnehmende Fläche der Sensoreinrichtung 3 an einer Stelle in der Luftkanalwand angeordnet, die der Entlüftungsöffnung am Verbindungspunkt von dem von der Heizkammer 1 hergeführenden Führungskanal 2 und dem Luftkanal gegenüber liegt und sich auf der Seite des Auslasses 15 befindet. Deshalb wird das wasserdampfhaltige Gas aus der Heizkammer 1, das mit der unter hoher Geschwindigkeit strömenden Luft vermischt ist während des Berünrens der Metallplatte 28 von der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Luft weggedrückt, wobei auf der Metallplatte haftende Tautroplen weggeblasen oder getrocknet werden. Demnach kann die Metallplatte 28 auf einem Zustand gehalten werden, bei dem eine Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases leicht auf sie übertragen werden kann.
Die Sensoreinrichtung 3 ist so angeordnet, daß sie als Wandungsteil des Luftkanals der Saugeinrichtung 5 und des von der Heizkammer 1 herführenden Führungskanals 2 dient. Da die Sensoreinrichtung 3 eben ist, dient die eine Fäche der Sensoreinrichtung 3 als Wandung des Luftkanals der Saugeinrichtung 5, und die andere Fläche als Wandung des Führungskanals 2, mit der Folge, daß eine Fläche der Sensoreinrichtung 3 beständig der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Luft ausgesetzt ist, und die andere dem aus der Heizkammer 1 eingelefteten dampfhaltigen Gas. Die Wärme des wasserdampfhaltigen Gases erhöhter Temperatur wird auf das kalte pyroelektrische Element 29 der Sensoreinrichtung 3 übertragen. Das wasserdampfhaltige Gas erreicht die Sensoreinrichtung 3 bevor es mit der unter hoher Geschwindigkeit strömenden Luft vermischt wird, so daß seine Temperatur gesenkt wird. Deshalb ist es möglich, das Signal mit großer Empfindlichkeit in Übereinstimmung mit der Änderung des Zustands des wasserdampfhaltigen Gases zu erfassen.
Die Oberfläche der Metallplatte 28 der Sensoreinrichtung 3 ist so angeordnet, daß sie als Wandungsfläche des Führungskanals 2 dient, durch den das aus der Heizkammer 1 eingeleitete wasserdampfhaltige Gas geleitet wird, und das pyroelektrische Element 29 der Sensoreinrichtung 3 ist so angeordnet, daß es als Wandungsfläche des Luftkanals der Saugeinrichtung 5 dient. Deshalb kommt das wasserdampfhaltige Gas mft der Oberfläche der Metallplatte 28 in Kontakt, so daß die Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases leicht auf das gesamte pyroelektrische Element 29 übertragen werden kann. Da außerdem das wasserdampfhaltige Gas das pyroelektrische Element 29 nicht erreicht, kann die elektrische Isolierung aufrechterhalten werden, und da das pyroelektrische Element 29 ständig in Kontakt mit der unter hoher Geschwindigkeit strömenden Luft steht, kann das pyroelektrische Element 29, trotz der Übertragung der Wärme des wasserdampfhaltigen Gases auf dieses, schnell gekühlt werden. Demnach kann eine Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases in stabiler Weise genau erfaßt werden, und, sogar wenn das aufgeheizte Material 13 wiederholt aufgeheizt wird, kann die bei einem vorangegangenen Heizvorgang erzeugte Wärme des Restdampfes schnell abgeführt werden. Folglich tritt das Problem, daß eine Temperaturänderung des vom aufgeheizten Material 13 erzeugten wasserdampfhaltigen Gases aufgrund des Einflusses der Restdamplwärme falsch erfaßt wird, nicht auf.
Die Funktionsweise eines automatischen Heizgerätes wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.
Eine Tür 26 ist an der Heizkammer 1 des automatischen Heizgerätes angebracht. Ein Bedienfeld 21 ist seitlich neben der für 26 angeordnet, in das zum Steuern des Funktionsablaufs des automatischen Heizgerätes Steuerbefehle eingegeben werden
In der Heizkammer ist ein Drehteller vorgesehen, auf den ein passendes, zu erhitzendes Material 13 gelegt werden kann. Der Drehteller wird von einem Drehtellermotor 12 angetrieben. Das Material 13 wird durch elektromagnetische Wellen erhitzt, die von einer als Heizeinrichtung dienenden Magnetfeldröhre 11 geliefert werden. Eine Lampe 10 strahlt durch eine in die Wand der Heizkammer 1 ausgebildete Öffnnung Licht auf das aufgeheizte Material 13. Die Magnetfeldröhre 11 wird von einem Hochspannungserzeuger, wie beispielsweise dem Hochspannungstransformator 9, mit elektrischer Energie versorgt. Ein Gebläse, welches einen Kühlluftstrom zur Kühlung des Hochspannungstransformators 9, des Drehscheibenmotors 12, der als Heizeinrichtung dienenden Magnetfeldröhre und dergleichen. erzeugt, weist die Propellerblätter 17 und den Motor 18 auf.
Ein Aufheizvorgang beginnt mit dem Einsetzen des aufgeheizten Materials 13 in die Heizkammer 1 und dem Drücken einer Heizsbeginnbefehlstaste, nachdem die gewünschte automatische Aufheizfilliktion aus dem auf dem Bedienfeld aufgeführten Menü ausgewählt wurde. Der Beginn des Aufheizvorgangs bedeutet, daß eine Steuereinheit, gemäß den eingegebenen, vom Bedienfeld 21 gelieferten Daten, einen vorbestimmten Funktionsablauf in Gang setzt. Genauer gesagt wird ein Steuersignal von der Steuereinheit 22 zu einer Ansteuereinrichtung 23 übertragen, wodurch der Drehscheibenmotor 12, der Hochspannungstransformator 9, die Magnetfeldröhre 11, die Lampe 10 und der Gebläsemotor 8 aktiviert werden. Gleichzeitig mit dem Beginn des Aufheizens wird die Luft zum Kühlen der Magnetfeldröhre 11 und der Lampe 10 aufgrund des Drucks der von den Propeflerblättern 17 abströmenden Luft zum Eintrift in die Heizkammer 1 gezwungen. Die in die Heizkammer 1 eingetretene Luft kann durch Abluftöffnungen herausströmen, die in die Wand der Heizkammer 1 ausgebildet sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Luft aus der Heizkammer 1 durch zwei Abluftöffnungen herausfließen, nämlich durch eine Auslaßöffnung 19 mit einem ausreichend großen Strömungsquerschnitt und durch eine weitere Abluftöffnung 14 mit einem kleineren Strömungsquerschnitt. Somit strömt ein Großteil der Abluft über die Abluftöffnung 19 mit dem größeren Querschnitt und über den Abluftausgang 20 in die Geräteumgebung ab. Andererseits wird der verbleibende kleinere Teil der wasserdampfhaltiges Gas enthältenden Abluft mittels der Saugeinrichtung 5 durch die Abluflöffnung 14 mit dem kleineren Strömungsquerschnitt herausgesaugt. Das durch die Abluftöffnung 14 herausgesaugte wasserdampfhaftige Gas wird zum Durchströmen des Abluftkanals 16 und des Führungskanals 2 gebracht und erreicht das Unterdruckgebiet 6 im Luftkanal der Saugeinrichtung 5. Eine Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases, die der Zustandsänderung des aufgeheizten Materials 13 entspricht, wird dann auf die Sensoreinrichtung 3 übertragen, die auf der Wandung vorgesehen ist, an der das wasserdampfhaltige Gas entlangströmt.
Unterdessen wird der von den Propeflerblättern 17 ausgeblasene Luftstrom von der als Heizeinrichtung dienenden Magnetfeldröhre 11 gedrosselt, so daß der Luftdruck im Gebiet zwischen den Propellerblättern 17 und der Magnetfeldröhre 11 erhöht wird. Der Luftkanal der Saugeinrichtung 5 ist derart angeordnet, daß der Einlaßbereich 25 im Überdruckgebiet und der Auslaß 15 in einem Gebiet liegt, in dem der Druck genauso groß wie der Luftdruck in der Geräteumgebung ist. Durch diese Anordnung strömt die kalte Luft stürmisch vom Einlaßbereich 25 im Überdruckgebiet zum Auslaß 15 hin, einem Gebiet, in dem der Druck genauso groß ist wie der Luftdruck in der Geräteumgebung. In dem Gebiet, in dem die Luft stürmisch strömt, wird nach dem Bernoulli Theorem ein Unterdruck erzeugt.
Infolge der Erzeugung des Unterdrucks durch diese stürmische Luftströmung wird das wasserdampfhaltige Gas aus der Heizkammer 1 herausgesaugt. Das so herausgesaugte wasserdampfhaltige Gas und die Kaltluftströmung werden miteinander vermischt und fließen durch den Abluftkanal 4 in die Geräteumgebung ab. Der Abluftkanal 4 beiuhaltet den Auslaß 15 des Luftkanals der Saugeinrichtung 5.
Eine Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases, die von der Sensoreinrichtung 3, welche in der Wandung des vom Führungskanal 2 zum Luftkanal der Saugeinrichtung 5 führenden Kanals oder im Abluftkanal angeordnet ist, erfaßt wird, wird von einer Sensorsignalverarbeitungseinrichtung 24 verarbeitet, in der sie in die gewünschte Signalform umgewandelt und danach an die Steuereinheit 22 weitergegeben wird. Diese Signalverarbeitungseinrichtung beinhaltet eine Tiefpaßschaftung, eine Hochpaßschaltung, eine Verstärkerschaltung, eine Wellenempfangsschaltung und dergleichen, welche zur Verstärkung eines aufgrund der Schwahkungen bei der Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases pulsierenden Signals, unter Erhaltung der niedrigen Frequenz, dienen.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist der Luftkanal der Saugeinrichtung 5 eng ausgebildet, so daß eine von einem in der Nähe des Einlaßbereiches 25 angeordneten Vorsprung 36 erzeugte turbulente Luftströmung leicht die Metallplatte 28 der Sensoreinrichtung 3 erreichen kann. Diese turbulente Luftströmung erzeugt das Unterdruckgebiet 6, weiches bewirkt, daß das wasserdampfhaltige Gas aus der Heizkammer 1 herausgesaugt wird und gleichzeitig das wasserdampfhaltige Gas und die mit hoher Geschwindigkeit strömende Kaltluft miteinander vermischt werden.
Fig.7 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungform werden aufgrund des Unterdruckgebietes 6, das von der mit hoher Geschwindigkeit durch den Luftkanal der Saugeinrichtung 5 fließenden Luft erzeugt wird, das herausgesaugte wasserdampfhaltige Gas und die mit großer Geschwindigkeit strömende Luft dazu gebracht, parallel nebeneinander zu fließen, so daß eine Schicht des wasserdampfhaltigen Gases entlang einer Seite der Metallplatte 28 der Sensoreinrichtung 3 fließen kann. Auf diese Weise kommt nur der Teil der dampfhaltigen Gasschicht mit der Metallplatte 28 der Sensoreinrichtung 3 in Kontakt, welcher nicht mit der mit hoher Geschwindigkeft strömenden Luft vermischt ist, wodurch die Übertragung eines Signals gewährleistet ist, welches die Wärme, die das wasserdampfhaltige Gas besitzt, angibt, ohne daß ein Temperaturabfall auftritt. Demnach kann eine Temperaturänderung des aufgeheizten Materials 13 in der Heizkammer 1 mit großer Empfindlichkeit erfaßt werden.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausfühingsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine ebene Fläche des pyroelektrischen Elements 29 der Sensoreinrichtung 3 im Luftkanal der Saugeinrichtung 5 angeordnet, die als Wandelement des Luftkanals dient, durch den Luft mit hoher Geschwindigkeit strömt, und eine ebene, dem pyroelektrischen Element gegenüberliegende Fläche der Metaliplatte 28 ist so angeordnet, daß sie als Bestandteil der Wand dient, an der das vom Fuhrungskanal 2 kommende wasserdampfhaltige Gas entlangfließt. Die Sensoreinrichtung 3 bildet nämlich eine Trennwand zwischen dem Luftkanal für die mit hoher Geschwindigkeit strömende Luft und dem Führungskanal 2, welche aneinander angrenzen. I)urch diese Anordnung ist das pyroelektrische Element 29 beständig der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Kaltluft ausgesetzt, und deshalb wird auch dann, wenn Wärme aufgrund einer Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases auf das pyroelektrische Element 29 übertragen wird, diese sofort abtransportiert, ohne daß sie gespeichert wird. Da die Wärme im pyroelektrischen Element 29 nicht akkumuliert wird, kann die Temperatur des pyroelektrischen Elements auch bei wiederholter Verwendung des Heizgerätes auf einem niedrigen Niveau gehalten werden. Da die Temperatur des pyroelektrischen Elements 29 auf einem niedrigen Niveau gehalten werden kann, kann eine Änderung im Aufheizzustand des aufgeheizten Materials 13 von der Sensoreinrichtung 3 in stabiler Weise genau erfaßt werden.
Weitere Effekte der beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
Da die Sensoreinrichtung so angeordnet ist, daß sie als Wandungsteil des Luftkanals der Saugeinrichtung, des Abluftkanals oder des Führungskanals dient, kann verhindert werden, daß die Sensoreinrichtung einen Widerstand für die Luftströmung im jeweiligen Kanal bildet. Dadurch kann ein stabiler Unterdruck erzeugt werden, so daß das wasserdampfhaltige Gas schnell herausgesaugt wird.
Das Sensorelement benutzt das pyroelektrisches Element von ebener Gestalt, welches eine ebene Fläche mit großer Oberfläche liefert, auf die die im wasserdampfhaltigen Gas enthaltene Wärme übertragen wird. Die große Wärmeaufnahmefläche trägt zur Verbesserung der Empfindlichkeit bei, mit der eine Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases erfaßt wird.
Da das pyroelektrische Element der Sensoreinrichtung mit einer Metallplaffe verklebt ist, kann eine Wärmeänderung des wasserdampfhaltigen Gases in kurzer Zeit auf das ganze pyroelektrische Element übertragen werden. Dies trägt zum schnellen Erfassen einer Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases bei. Außerdem wird das pyroelektrische Element durch die Festigkeit der Metallplatte verstärkt, so daß es einen hohen Verformungswiderstand besitzt.
Da die Heizeinrichtung an einer Stelle angeordnet ist, an der die Luftströmung zur Kühlung der Heizeinrichtung gedrosselt wird, steigt der Luftwiderstand an und die Luft wird durch das Gebläse verdichtet, was zu einer Erhöhung des Druck führt.
Da der Luftkanal am Auslaß einen größeren Strömungsquerschnitt hat als am Einlaß, wird der Auslaßwiderstand in diesem Luftkanal verringert.
Da das Gebläse die Propellerblätter 17 aufweist, sind die Gebiete geblasener und gesaugter Luft durch die Propellerblätter 17 voneinander getrennt, wodurch der Druck der geblasenen Luft erhöht wird.
Da der Luftkanal im Bereich des Auslasses einen größeren Strömungsquerschmtt als im Bereich des Einlasses besitzt, ist der Luftkanal in der Nähe des Auslasses mit einem kleineren Auslaßwiderstand behaftet als in der Nähe des Einlasses.
Luft unter erhöhtem Druck strömt durch den kleinen und engen Einlaß stürmisch in den Luftkanal ein und fließt dann zum Abluftkanal, in dem der Druck niedriger ist als im Bereich in der Nähe des Einlasses. Folglich strömt im Luftkanal im Bereich in der Nähe des Einlasses, in dem der Druck niedriger ist als in der Heizkammer, Luft mit hoher Geschwindigkeit. Deshalb ist der Führungskanal mit dem Luftkanal an einer Stelle verbunden, die in der Nähe des Einiasses liegt, wo der Druck verringert ist.
Da der Strömungsquerschnitt des Abluftkanals größer ist als die Summe der beiden Querschnitte, d.h. des Strömungsquerschnitts des Luftkanals am Einlaß und des Strömungsquerschnitts der Entlüflungsöffnung an der Verbindungsstelle von Führungskanal und Luftkanal, besitzt der Luftkanal in der Nähe des Auslasses einen kleineren Auslaßwiderstand als in der Nähe des Einlasses.
Da die metallische Fläche der Sensoreinrichtung im Führungskanal oder im Abluftkanal fleiliegt, kann sich eine Temperaturänderung des wasserdampfhaltigen Gases schnell über das gesamte pyroelektrische Element fortpflanzen und in stabiler Weise erfaßt werden. Ferner wird verhindert, daß das pyroelektrische Element in direkten Kontakt mit dem dampfhakigen Gas kommt, wodurch eine Beeinträchtigung der Isolierung durch anhaftende Wassertröpfchen vermieden wird. Der Führungskanal, der Abluftkanal und der Luftkanal, an denen die Sensoreinrichtung wahlweise befestigt werden kann, bestehen aus elektrischen Isolatoren. Dies trägt, auch bei Belestigung des Sensorelement an einem beliebigen Kanal, zur Vermeidung eines Stromaustritts von den durch die Sensoreinrichtung erzeugten elektrischen Signalen bei. Desweiteren wird, da der elektrische lsolator auch als Wärmeisolator dient, vermieden, daß die vom dampfhaltigen Gas auf die Kanäle übertragene Wärme an die Sensoreinrichtung übertragen wird. Demnach entspricht das von der Sensoreinrichtung erfaßte Signal, das für das wasserdampfhaltige Gas kennzeichnend ist, einer von der Sensoreinrichtung erfaßten Temperaturänderung.
Da die Metallplatte der Sensoreinrichtung nicht horizontal sondern geneigt angeordnet ist werden Tautropfen, die durch Kondensation des wasserdampfhaltigen Gases an der Metallplatte entstanden sind, zum Abfließen gebracht. Desweiteren wird dem wasserdampfhaltigen Gas, da die Tautropfen auf der Metallplatte nicht die gesamte Oberfläche der Metallplatte bedecken, ein ständiger Kontakt mit der freiliegenden Metallplatte ermöglicht.
Da der Vorsprung oder das Luffkanalwandelement derart vorgesehen ist, daß die Strömungsquerschnittsfläche des Luftkanals in der Nähe des Einlasses kleiner ist als die Entlüftungsöffnung an der Verbindungsstelle von Führungskanal und Luftkanal, wird bewirkt, daß das vom Führungskanal aus eingeleitetes wasserdampfhakiges Gas entlang des Vorsprungs in den Luftkanal einströmt. Auf diese Weise wird das wasserdampfhaltige Gas im Luftkanal fein verteilt.
Da die Wärmeaufnahmefläche der Sensoreinrichtung in der Wand des Luftkanal an einer Stelle angeordnet ist, die der Entlüftungsöffnung an der Verbindungsstelle von Fühmngskanal und Luftkanal gegenüberliegt, wird eine Mischung aus dem vom Führungskanal aus eingeleiteten dampfhaltigen Gas und der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Kaltluft in Kontakt mit der Wärmeaufnahmefläche der Sensoreinrichtung gebracht.
Eine einzige Sensoreinrichtung ist so angeordnet, daß sie sowohl als Wandungsteil des Führungskanals, als auch als Wandungsteil des Luftkanals dient, d.h. die ebene Fläche der Metallplatte der Sensoreinrichtung liegt im Führungskanal frei, und die ebene Fläche des pyroelektrischen Elements der Sensoreinrichtung liegt im Luftkanal frei. Somit wird das pyroelektrische Element von der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Luft gekühlt, und die Wärme, die im auf erhöhter Temperatur gehaltenen wasserdampfhaltigen Gas enthalten ist, kann über die Metallplatte auf das pyrolektrische Element übertragen werden.

Claims

1. Automatischer Heizapparat, umfassend: eine Heizkammer (1) zum Lagern von aufzuheizendem Material (13) darin; eine Heizeinrichtung (11) zum Heizen des Materials (13) in der Heizkammer (1); eine Sensoreinrichtung (3) zum Erfassen eines aufgeheizten Zustands des Materials (13); einen Leitungsweg (2) zum Leiten von Luft zu der Sensoreinrichtung (3) von der Heizkammer (1); eine Überwachungseinrichung (22) zum Überwachen der Heizeinrichtung (11) entsprechend einem Signal von der Sensoreinrichtung (3); und eine Saugeinrichtung (5) zum Einführen der Luft zu der Sensoreinrichtung (3), und zwar von der Heizkammer (1) durch den Leitungsweg (2), wobei die Saugeinrichtung (5) eine Ventilatoreinrichtung (17) mit einer Saugseite und einer Blasseite beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugeinrichtung einen Aufnahmeabschnitt (25) zum Empfangen von Luft von der Ventilatoreinrichtung (17) sowie einen Luftströmungsweg für Luft beinhaltet, die in den Aufnahmeabschnitt (25) eintritt, wobei der Weg einen Unterdruckbereich (6) schafft, wobei die Anordnung derart ist, daß mittels der Ventilatoreinrichtung (17) ausgeblasene und unter Druck gesetzte Luft durch den Aufnahmeabschnitt (25) in den Unterdruckbereich (6) geführt wird und dann in einen Ableitweg (4) strömt, der über einen Auslaß (15) mit dem Außenraum des Gerätes kommuniziert, und Luft von der Heizkammer (1) durch den Leitungsweg (2) in den Ableitweg (4) gesogen wird, und wobei die Sensoreinrichtung (3) sich aus einem Sensorelement (28) 35 zusammensetzt, dessen sensitive Fläche in der Nachbarschaft des Unterdruckbereichs (6) angeordnet ist.

2. Automatisches Heizgerät nach Anspruch 1, bei dem das Sensorelement (28) eine der sensitiven Fläche entgegengesetzte andere Fläche hat, die auf der Saugseite der Ventilatoreinrichtung (17) angesaugter Luft ausgesetzt ist.

3. Automatisches Heizgerät nach Anspruch 1, bei dem die sensitive Fläche des Sensorelements (28) bezüglich einer Horizontalebene geneigt ist.

4. Automatisches Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Ventilatoreinrichtung (17) dazu ausgelegt ist, die Heizeinrichtung (11) zu kühlen, und eine Abteileinrichtung (18) zwischen der Saugseite und der Blasseite vorgesehen ist und ein Luftladebereich vorgesehen ist zum Zuführen von Luft mit einem erhöhten Druck in den Luftströmungsweg.

5. Automatisches Heizgerät nach Anspruch 4, bei dem die Abteileinrichtung (18) teilweise von der Saugeinrichtung (5) gebildet ist.

6. Automatisches Heizgerät nach Anspruch 1, bei dem die Sensoreinrichtung (3) mittels einer Halteeinrichtung aus einem elektrisch isolierenden Material angebracht ist, um Ladungsleckage von der Sensoreinrichtung (3) vorzubeugen.

7. Automatisches Heizgerät nach Anspruch 7, bei dem die Sensoreinrichtung ein pyroelektrisches Element (29) beinhaltet.

8. Automatisches Heizgerät nach Anspruch 1, bei dem die sensitive Oberfläche des Sensorelements (28) zu dem Leitungsweg (2) hin offen liegt und eine der sensitiven Oberfläche entgegengesetzte andere Oberfläche derjenigen Luft ausgesetzt ist, die von dem Unterdruckbereich in den Ableitweg (4) geblasen wird.

9. Automatisches Heizgerät nach Anspruch 1, bei dem das Sensorelement (28) von einer metallischen Platte gebildet ist.