EP4120799A1 - Hochfrequenz-haushaltsgerät, vorzugsweise hochfrequenz-küchengerät - Google Patents

Hochfrequenz-haushaltsgerät, vorzugsweise hochfrequenz-küchengerät Download PDF

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EP4120799A1
EP4120799A1 EP22177707.1A EP22177707A EP4120799A1 EP 4120799 A1 EP4120799 A1 EP 4120799A1 EP 22177707 A EP22177707 A EP 22177707A EP 4120799 A1 EP4120799 A1 EP 4120799A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
designed
paths
energy
household appliance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22177707.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
André Kersting
Thomas Wixforth
Jan Schmull
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miele und Cie KG filed Critical Miele und Cie KG
Publication of EP4120799A1 publication Critical patent/EP4120799A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/705—Feed lines using microwave tuning
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/76—Prevention of microwave leakage, e.g. door sealings

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency household appliance according to the preamble of patent claim 1 and a high-frequency heating module for use in such a high-frequency household appliance according to patent claim 17.
  • Microwaves are understood to mean electromagnetic waves with a frequency of about 1 to about 300 GHz, i.e. with wavelengths of about 30 cm to about 1 mm. Microwaves can excite molecules to vibrate and thereby increase the temperature of the molecules. This is used, for example, in microwave ovens to heat or cook food within the cooking chamber.
  • a microwave oven also known as a microwave oven, usually has an outer housing, inside which a cooking space is provided.
  • the cooking chamber is accessible from the outside through an access opening which can be closed and opened in a pivotable manner, for example by means of a door or a flap.
  • Display and control elements are also usually provided on the outside, for example to enable a user to set the output and the duration of the process.
  • An intermediate space is formed between the outer housing and the cooking chamber, in which at least one microwave generator is usually arranged, which can generate the microwaves and conduct them through at least one corresponding high-frequency waveguide into the cooking chamber as a cavity.
  • magnetrons were used to generate microwave radiation, but nowadays electronic circuits such as transistors are used for this purpose.
  • the coaxial line can be designed together with an antenna, i.e. without any additional plug connection, and attached to the wall of the interior.
  • the antenna may be a monopole-type or an inverted-F-shaped antenna.
  • the HF energy can also be fed into the interior via a HF hollow line (high-frequency hollow line).
  • a HF hollow line high-frequency hollow line
  • Usual cross-sections of waveguides can be rectangular, for example or be oval.
  • the HF waves can run vertically via such waveguides and pass through a rectangular or oval window, for example, in the wall of the interior and reach the interior.
  • a Dialog cooker is based on well-known or conventional ovens, which work with an energy supply such as top and bottom heat or circulating air, so that heat, precisely adjusted to the degree, penetrates the food from the outside and slowly works its way into the inside of the food.
  • This type of cooking, such as baking, for example has such an effect on the food as the food to be cooked that the outer layers of the food are heated for a comparatively long time or strongly, but the core of the food is heated comparatively briefly or little, since the heat dissipates during the cooking process must first spread from the outer layers to the core of the food.
  • Devices of this type for feeding high-frequency energy (HF energy) into a treatment room of a household appliance or a kitchen appliance provide a separate HF signal generator for each path or for each feed. This makes it possible to generate the HF signals of the paths with different frequencies, which can be desirable for certain methods of heating or for certain heating programs.
  • HF energy high-frequency energy
  • the EP 2 499 505 A1 describes devices and methods for applying EM energy to a load.
  • the devices and methods may include at least one processor configured to receive information indicative of the energy dissipated by the load for each of a plurality of modulation space elements.
  • the processor may also be configured to associate each of the plurality of modulation space elements with a corresponding period of power application based on the information received.
  • the processor may be further configured to regulate the power applied to the load such that, for each of the plurality of modulation space elements, power is applied to the load with the appropriate amount of power application time.
  • the invention therefore faces the problem of creating a high-frequency household appliance of the type described in the introduction, so that the protection of the environment against electromagnetic waves of high-frequency energy can be improved or even guaranteed.
  • the propagation of impermissibly strong high-frequency energy and/or high-frequency energy of impermissible frequencies into the environment of the high-frequency household appliance should be reduced or even completely avoided.
  • an alternative to known high-frequency household appliances of this type should be created.
  • Such a high-frequency household appliance can be any technical device that can be used in a household for household chores, with the household chore being able to be carried out additionally or solely by means of high-frequency (abbreviated: HF) energy.
  • the high-frequency energy can be emitted into the treatment room by means of electromagnetic waves, in order to warm up or heat an item to be treated there.
  • Such high-frequency electromagnetic waves can, in particular, have frequencies in the range from approximately 1 to approximately 300 GHz, i.e. wavelengths from approximately 30 cm to approximately 1 mm.
  • the implementation can take place, for example, as a household appliance in the form of a washing machine, a tumble dryer, a washer-dryer and the like, so that the high-frequency energy can be used additionally or solely for heating water or detergent or for drying wet laundry inside the washing drum as a treatment room .
  • a high-frequency kitchen appliance the high-frequency energy can be used additionally or solely for cooking food in the cooking space as a treatment space.
  • Such kitchen appliances can be, for example, microwave ovens, ovens, dialog cookers or combi appliances.
  • the high-frequency energy or its electromagnetic wave can be monitored in this way before it is delivered or emitted via the respective transition into the treatment room.
  • an impermissible frequency of high-frequency energy can be detected and the propagation in the treatment room can be prevented. This can serve to protect the environment and in particular to comply with radio and EMC limit values.
  • At least one parameter of the high-frequency energy is recorded or determined and evaluated with regard to the fulfillment of criteria or compliance with limit values, such as will be described in more detail below on the basis of preferred variants.
  • the safety unit can carry out an evaluation of the at least one recorded parameter to determine whether this parameter complies with at least one predetermined limit value or satisfies a predetermined criterion.
  • This limit value or several limit values of a parameter or a limit value or several limit values of different parameters and/or the criterion or several criteria can or can enable an assessment of whether the high-frequency energy after escaping into the treatment room with regard to the corresponding parameter or criterion is desirable or permissible or not.
  • the high-frequency heating module and in particular its safety unit can react to this and change the operation of the high-frequency signal generator.
  • the generation of the unwanted or impermissible high-frequency energy or its electromagnetic wave by the high-frequency signal generator can now be omitted. In any case, this can be displayed or communicated to a user in order to carry out or arrange for repairs to be made to the high-frequency household appliance.
  • the protection of the environment against electromagnetic waves of high-frequency energy can thereby be improved or even guaranteed.
  • the propagation of impermissibly strong high-frequency energy and/or high-frequency energy of an impermissible frequency into the area surrounding the high-frequency household appliance can be reduced or even completely avoided.
  • the predetermined limit value is based on at least one current operating parameter, preferably on the amplitude and/or on the frequency of the high-frequency energy of the high-frequency heating module, preferably of the high-frequency signal generator.
  • a comparison can be made as to whether the high-frequency energy generated by the high-frequency signal generator on the path of propagation to the transition into the treatment room or to a specific point within the path of propagation corresponds to the high-frequency energy of the desired quality or through electronic components the previous one An undesirable or impermissible change has taken place as a result of the spread.
  • This also applies to the high-frequency signal generator itself. In any case, this can be caused by defective electronic components or their incorrect parameterization.
  • the measuring circuit is designed as a voltage/current measuring circuit to detect the voltage and the current of the high-frequency energy, preferably a high-frequency power amplifier
  • the safety unit is designed to detect the detected voltage and the detected current the voltage/current measuring circuit, to determine a direct current power consumption therefrom and to evaluate the determined direct current power consumption with regard to compliance with a predetermined limit value, the predetermined limit value preferably being based on the current direct current power consumption of the high-frequency signal generator.
  • the measuring circuit is designed as a voltage/current measuring circuit to detect the voltage and the current of the high-frequency energy of a high-frequency power amplifier, with at least the first high-frequency path, preferably several high-frequency paths, particularly preferably all High-frequency paths, further comprising at least one high-frequency coupler configured to measure the power of a forward-running high-frequency wave of the emitted high-frequency energy, and the safety unit is configured to read the detected voltage and the detected current from the voltage/current Obtain measuring circuit, from which to determine a direct current power consumption, from the specific direct current power consumption and the detected power of the forward high-frequency wave to determine an efficiency and to evaluate the specific efficiency with regard to compliance with a predetermined limit value, the pre- agreed limit value is preferably based on the current DC power consumption of the high-frequency signal generator. This can represent an alternative way of implementing the previously described aspects of the present invention.
  • the measuring circuit is designed as a frequency divider to detect the frequency of the high-frequency energy, preferably a high-frequency power amplifier, and the safety unit is designed to receive the frequency from the frequency divider and evaluate it with regard to compliance with a predetermined limit value, preferably wherein the predetermined limit is based on the current frequency of the radio frequency signal generator.
  • the measuring circuit is designed as a sampling converter to detect a high-frequency signal sample of the high-frequency energy, preferably a high-frequency power amplifier, and the safety unit is designed to receive the high-frequency signal sample from the sampling converter and with regard to compliance at least evaluate a predetermined criterion, preferably with regard to compliance with a plurality of predetermined criteria, the measuring circuit preferably having a high-frequency synthesizer and a high-frequency mixer.
  • At least one radio-frequency path preferably several radio-frequency paths, particularly preferably all radio-frequency paths, also has at least one second band-pass filter, which is configured redundantly to the first band-pass filter, with the second band-pass filter preferably behind, particularly preferably immediately behind a phase shifter.
  • the second bandpass filter serves as a safety function to take over the function of the first bandpass filter if the first bandpass filter does not function as intended. This can improve protection of the environment from an undesirable or impermissible nature of the high-frequency energy or its electromagnetic wave.
  • the power of the high-frequency electromagnetic wave there can be amplified within the high-frequency path or within the high-frequency feed. This can be done in one or more stages to achieve higher performance.
  • a forward and/or reverse high-frequency wave of the emitted high-frequency energy can be detected and the recorded data can be evaluated, for example to determine the generation of the high-frequency electromagnetic wave by the high-frequency signal generator and/or other electronic components within of the respective high-frequency path.
  • This can increase the design latitude of the high-frequency electromagnetic wave that is emitted into the treatment room.
  • Such a high-frequency coupler can be designed, for example, as a 4-port coupler or as a 6-port coupler.
  • the phase of the high-frequency electromagnetic wave can be influenced in a targeted manner in the course of the corresponding high-frequency path.
  • Such a high-frequency isolator can be implemented, for example, by means of a high-frequency circulator with a high-frequency load resistor. In any case, this allows the electronic components of the corresponding high-frequency path to be protected against powerful reverse-running high-frequency waves of the high-frequency energy emitted, in order to avoid damage or destruction of the electronic components of the corresponding high-frequency path.
  • the corresponding measurement data can be acquired, for example, by means of the high-frequency coupler described above, which for this purpose can have circuits such as ADCs (analog-to-digital converters or analog-to-digital converters) and the like.
  • ADCs analog-to-digital converters or analog-to-digital converters
  • a corresponding influence can be exerted on the forward-running high-frequency wave of the emitted high-frequency energy in this way, because since the amplitude and the phase of a high-frequency wave running forwards and backwards at the high-frequency coupler of the respective high-frequency path depend on the high-frequency wave fields in the treatment room, these measurement data contain information about the loading of the treatment room, e.g. about food, about the high-frequency wave fields and about the high-frequency energy supply. This information can be used by heating programs of the control unit to control the frequency of the high-frequency signal generator and, if necessary, of actuators of the respective high-frequency path such as attenuators and/or phase shifters, and thus advantageously regulate the high-frequency energy supply.
  • control unit is also designed to control at least the high-frequency signal generator, preferably also at least one attenuator and/or a phase shifter of at least one high-frequency path, preferably several high-frequency paths, particularly preferably all high-frequency paths of the determined amplitude and/or the determined phase, preferably to change the frequency of the high-frequency energy.
  • the control unit is also designed to control at least the high-frequency signal generator, preferably also at least one attenuator and/or a phase shifter of at least one high-frequency path, preferably several high-frequency paths, particularly preferably all high-frequency paths of the determined amplitude and/or the determined phase, preferably to change the frequency of the high-frequency energy.
  • the present invention also relates to a high-frequency heating module for use in a high-frequency household appliance as described above.
  • a high-frequency heating module can be made available in order to implement a high-frequency household appliance according to the invention and to be able to use its properties and advantages.
  • an HF heating module is created in whose HF power amplifiers voltage and/or current measuring circuits (UIM) can be arranged, which enable measurement and monitoring of the DC power consumption(s) of the HF power amplifiers during operation .
  • UAM current measuring circuits
  • a safety uC can regularly measure the direct current power consumption(s) of the HF power amplifier (P_DC) for each path and compare these with direct current power consumption values that should be given based on the current operating parameters, such as in particular the amplitude and frequency of the HF signal. If there are deviations between these values that are greater than predetermined limit values, the Safety-uC can stop the HF generation.
  • P_DC direct current power consumption
  • this case can be prevented according to the invention by using the knowledge that the direct current power consumption during self-oscillation deviates noticeably from the direct current power consumption values that should be given based on the current operating parameters, such as in particular the amplitude and frequency of the HF signal. Such a deviation can be recognized as described and the HF generation can be stopped in this case.
  • the measurement of dc power consumption values can be simplified to the measurement of dc consumption values and the assumption of known or less frequently or precisely measured dc voltage values.
  • the respective powers of the forward running HF waves can also be determined by means of HF couplers of each path.
  • An efficiency (EFF) can thus be determined for each path from the ratio of P_FWD to P_DC.
  • the safety uC can regularly determine the efficiency (EFF) for each path during operation and compare it with efficiency values that should be given based on the current operating parameters, such as P_DC in particular. If there are deviations between these values that are greater than predetermined limit values, the Safety-uC can also stop the HF generation.
  • the circuits on the HF couplers can be designed by means of filters in such a way that they are relatively effective or sensitive in the permissible HF range and relatively ineffective or insensitive in the impermissible HF range.
  • an HF frequency divider can be arranged, which divides down the frequency of a signal sample coupled out behind the HF power amplifiers.
  • the Safety-uC can regularly measure the frequency of the divided signal during operation and compare it with the frequency that should be given based on the frequency currently set on the HF signal generator. If there are deviations between these values that are greater than predetermined limit values, the Safety-uC can stop the HF generation.
  • the Safety-uC can also regularly measure the period of the divided signal during operation and compare it with the period that should be given based on the frequency currently set on the HF signal generator. If there are deviations between these values that are greater than predetermined limit values, the Safety-uC can also stop the HF generation.
  • a frequency-to-voltage converter can optionally be arranged instead of or in addition to the frequency divider.
  • an HF converter consisting of an HF synthesizer and an HF mixer for downmixing an HF signal sample coupled out behind the HF power amplifiers to an intermediate frequency range (IF_range) can also be arranged for monitoring the HF generation during operation .
  • a sample converter can allow the safety uC to sample and analyze the IF signal sample.
  • the Safety-uC can tune the HF synthesizer to a frequency of a relatively large HF range, so that the HF conversion of the signal sample into the (relatively small) IF range from a relatively large HF range and thus a successive analysis of a relatively large HF range can be made possible.
  • the Safety-uC can now regularly analyze HF areas of the signal sample during operation and check them for criteria. If, for example, a criterion is violated that the signal sample has a level in an HF range that is permissible for safe operation and is in an expected or plausible level range, the Safety uC can stop the HF generation. If a criterion is met that the signal sample has a level above a threshold value in an HF range that is not permissible for safe operation, the Safety-uC can also stop the HF generation. If the criterion is violated that the signal sample has a level below a threshold value in an HF range that is not permissible for safe operation, the Safety-uC stops the HF generation.
  • a high-frequency household appliance 1 is considered using the example of a high-frequency kitchen appliance 1 , which can be a microwave oven 1 , a microwave oven 1 or a Dialog cooker 1 , for example.
  • the high-frequency kitchen appliance 1 has an outer housing 10 which encloses and protects the components of the high-frequency kitchen appliance 1 from the outside.
  • a Treatment room 11 is provided, which is enclosed or formed by a wall 12 .
  • An intermediate space 13 is formed between the outer housing 10 and the wall 12 of the treatment chamber 11 and accommodates the electrical and electronic components of the high-frequency kitchen appliance 1 .
  • the treatment room 11 can be made accessible and closed by opening a closure element (not shown), for example in the form of a door or flap.
  • a cooking process of the high-frequency kitchen appliance 1 can be carried out in the treatment chamber 11, which can also be referred to as the interior 11, the cooking chamber 11 or the cavity 11.
  • the closure element when the closure element is open, food can be put into the treatment chamber 11 by a person as the user and the treatment chamber 11 can then be closed to the outside by closing the closure element.
  • the cooking process can be carried out solely by the energy of high-frequency electromagnetic waves, such as in a microwave oven 1, or also in addition to, for example, circulating air in a Dialog cooker 1.
  • the high-frequency energy in the form of high-frequency electromagnetic waves is generated by a high-frequency heating module 2 of the high-frequency kitchen appliance 1 , which is essentially arranged in the intermediate space 13 .
  • the high-frequency heating module 2 has precisely one high-frequency signal generator 21 which is designed to generate the high-frequency energy for the treatment room 11 .
  • the high-frequency signal generator 21 is operated by a control unit 20 as a functional microcontroller 20 .
  • the high-frequency energy generated is distributed equally to a plurality of, for example four, high-frequency paths 23a-23d as high-frequency feeds 23a-23d and is emitted into the treatment room 11 via the high-frequency paths 23a-23d.
  • Each of the four high-frequency paths 23a-23d has its own transition ANT in the form of an antenna ANT, which extends into the treatment room 11 and can therefore deliver or emit the respective portion of the high-frequency energy into the treatment room 11. This takes place at the frequency with which the high-frequency energy was generated by the high-frequency signal generator 21 .
  • multiple high-frequency paths 23a-23d can be implemented with just a single high-frequency signal generator 21.
  • the four high-frequency paths 23a-23d are of identical design and each have different electrical or electronic components or assemblies in the following order, which change the high-frequency energy between the high-frequency signal generator 21 and the respective transition ANT to the treatment room 11 and/or .or have other properties.
  • each high-frequency path 23a-23d first has an attenuator PGA which is designed to change the amplitude of the high-frequency energy.
  • a first bandpass filter BPF is then provided for each high-frequency path 23a-23d, which is designed to only let through a predetermined frequency range of the high-frequency energy.
  • a phase shifter PHS follows, which is designed to change the phase of the high-frequency energy, followed by a second bandpass filter BPF, which is identical and therefore redundant to the first bandpass filter BPF.
  • a two-stage amplification of the high-frequency energy is performed by first using a high-frequency preamplifier PRE and then a high-frequency power amplifier HPA.
  • a high-frequency isolator ISO which is designed to block a backward-running high-frequency wave of the high-frequency energy emitted and thus to protect the high-frequency power amplifier HPA and the other preceding electronic components or electronic assemblies.
  • a high-frequency coupler CPL is then provided, which is designed to measure a forward-running and/or a backward-running high-frequency wave of the emitted high-frequency energy.
  • a harmonic filter HSF which is designed to block harmonics in a forward wave of high-frequency energy.
  • each of the four high-frequency paths 23a-23d has figure 2 also a voltage/current measuring circuit UIM as an example of a measuring circuit UIM, FDIV, ADC, which detects the voltage and the current of the high-frequency energy currently being generated after it emerges from the high-frequency power amplifier HPA.
  • the detected voltage and the detected current are transferred from the voltage/current measuring circuit UIM to a safety unit 22 in the form of a safety microcontroller 22 of the high-frequency heating module 2, which uses this to determine a DC power consumption of the high-frequency power amplifier HPA.
  • the security unit 22 also receives the current direct current power consumption of the high-frequency signal generator 21 or the corresponding voltage and current values in order to determine the current direct current power consumption of the high-frequency signal generator 21 therefrom.
  • the safety unit 22 now evaluates the determined direct current power consumption with regard to compliance with a predetermined limit value, this predetermined limit value being the current direct current power consumption of the high-frequency signal generator 21 .
  • the safety unit 22 detects that the predetermined limit value has been exceeded, this is evaluated as impermissible high-frequency energy and thus the high-frequency signal generator 21 is switched off in order to protect the surroundings of the high-frequency kitchen appliance 1 from the impermissible high-frequency energy.
  • the radio-frequency coupler CPL of the radio-frequency paths 23a-23d which is present anyway, is used to measure the power of a forward-running radio-frequency wave of the radio-frequency energy emitted.
  • the safety unit 22 is designed to determine a current direct current power consumption from the detected voltage and from the detected current, to determine an efficiency from the determined direct current power consumption and from the detected power of the forward-running high-frequency wave, and to evaluate the determined efficiency with regard to compliance with a predetermined limit value , wherein the predetermined limit value is based on the current DC power consumption of the high-frequency signal generator 21. This may allow an alternative implementation.
  • a frequency divider FDIV is designed as a measuring circuit UIM, FDIV, ADC to detect the frequency of the high-frequency energy at the output of the high-frequency power amplifier HPA.
  • the safety unit 22 is designed to receive the frequency from the frequency divider FDIV and to evaluate it with regard to compliance with a predetermined limit value, the predetermined limit value being based on the current frequency of the high-frequency signal generator 21 . This may allow an alternative implementation.
  • a scanning converter ADC is designed as a measuring circuit UIM, FDIV, ADC to acquire a high-frequency signal sample of the high-frequency energy of the high-frequency power amplifier HPA.
  • the safety unit 22 is designed to receive the high-frequency signal sample from the sampling converter ADC and to evaluate it with regard to compliance with a predetermined criterion, the measurement circuit UIM, FDIV, ADC also having a high-frequency synthesizer SYN and a high-frequency mixer MIX. This may allow an alternative implementation.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1), vorzugsweise ein Hochfrequenz-Küchengerät (1), mit wenigstens einem Behandlungsraum (11), welcher ausgebildet ist, ein mit hochfrequenter Energie zu behandelndes Gut aufzunehmen, und mit wenigstens einem Hochfrequenz-Heizmodul (2), welches ausgebildet ist, die hochfrequente Energie zu erzeugen und in den Behandlungsraum (11) abzugeben, wobei das Hochfrequenz-Heizmodul (2) wenigstens aufweist:• wenigstens einen Hochfrequenz-Signalgenerator (21), welcher ausgebildet ist, die hochfrequente Energie zu erzeugen, und• wenigstens einen Übergang (ANT) zum Behandlungsraum (11) eines ersten Hochfrequenz-Pfades (23a-23d), vorzugsweise jeweils einen Übergang (ANT) zum Behandlungsraum (11) mehrerer Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), welcher ausgebildet ist, hochfrequente Energie in den Behandlungsraum (11) abzugeben.Das Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenz-Heizmodul (2), vorzugsweise wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), besonders vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ganz besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), des Hochfrequenz-Heizmoduls (2), ferner wenigstens aufweist:• wenigstens eine Messschaltung (UIM, FDIV, ADC), welche ausgebildet ist, wenigstens einen Parameter der hochfrequenten Energie zu erfassen, und• wenigstens eine Sicherheitseinheit (22), welche ausgebildet ist, den wenigstens einen erfassten Parameter von der Messschaltung (UIM, FDIV, ADC) zu erhalten und hinsichtlich der Einhaltung wenigstens eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten,wobei das Hochfrequenz-Heizmodul (2), vorzugweise die Sicherheitseinheit (22), ausgebildet ist, den Hochfrequenz-Signalgenerator (21) in Abhängigkeit der Auswertung des Parameters zu betreiben, vorzugsweise den Hochfrequenz-Signalgenerator (21) bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes des Parameters abzuschalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Haushaltsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Hochfrequenz-Heizmodul zur Verwendung in einem derartigen Hochfrequenz-Haushaltsgerät gemäß dem Patentanspruch 17.
  • Es ist bekannt, Materialien mittels Mikrowellen zu erwärmen. Unter Mikrowellen werden dabei elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von ca. 1 bis ca. 300 GHz, d.h. mit Wellenlängen von ca. 30 cm bis ca. 1 mm verstanden. Mikrowellen können Moleküle zu Schwingungen anregen und hierdurch die Temperatur der Moleküle erhöhen. Dies wird beispielsweise bei Mikrowellenherden angewendet, um Speisen innerhalb des Garraums zu erwärmen oder zu garen.
  • Ein Mikrowellenherd, auch Mikrowellenofen genannt, weist üblicherweise ein Außengehäuse auf, in dessen Inneren ein Garraum vorgesehen ist. Der Garraum ist von außen durch eine Zugangsöffnung zugänglich, welche beispielsweise mittels einer Tür oder einer Klappe schwenkbar verschlossen und geöffnet werden kann. Außen sind üblicherweise ferner Anzeige- und Bedienelemente vorgesehen, um z.B. die Leistung und die Zeitdauer des Prozesses durch einen Benutzer einstellen zu können. Zwischen Außengehäuse und Garraum wird ein Zwischenraum gebildet, in welchem üblicherweise wenigstens ein Mikrowellengenerator angeordnet ist, welcher die Mikrowellen erzeugen und durch wenigstens einen entsprechenden Hochfrequenz-Hohlleiter in den Garraum als Kavität leiten kann. Wurden ursprünglich sog. Magnetrone zur Erzeugung der Mikrowellenstrahlung verwendet, so sind heutzutage elektronische Schaltungen wie z.B. Transistoren hierfür üblich.
  • Allgemein ist es bekannt, zwischen dem HF-Modul (Hochfrequenz-Modul) als Mikrowellengenerator und dem Behandlungsraum des Mikrowellenherds eine Koaxial-Leitung mit entsprechenden Koaxial-Steckverbindern einzusetzen, um die HF-Energie (Hochfrequenz-Energie) zum Innenraum zu führen. Die Koaxialleitung kann zusammen mit einer Antenne, d.h. ohne weitere Steckverbindung, ausgebildet und an der Wand des Innenraums angebracht sein. Die Antenne kann z.B. eine monopol-artige oder eine inverted-F-shaped-Antenne sein.
  • Die HF-Energie kann zusätzlich auch über eine HF-Hohlleitung (Hochfrequenz-Hohlleitung) in den Innenraum geführt werden. Übliche Querschnitte von Hohlleitern können z.B. rechteckig oder oval sein. Bei der Wand des Innenraums können die HF-Wellen (Hochfrequenz-Wellen) über derartige Hohlleiter senkrecht laufen und durch ein z.B. rechteckiges bzw. ovales Fenster der Wand des Innenraums durchtreten und in den Innenraum gelangen.
  • Seitens der Anmelderin ist ferner eine Küchengeräteart bekannt, welche als "Dialoggarer" bezeichnet wird. Ein Dialoggarer basiert auf bekannten bzw. konventionellen Backöfen, welche mit einer Energiezufuhr wie beispielsweise Ober- und Unterhitze oder Umluft arbeiten, sodass eine gradgenau eingestellte Wärme von außen an das Lebensmittel als Gargut herandringt und sich langsam ins Innere des Lebensmittels vorarbeitet. Diese Art des Garens wie beispielsweise des Backens wirkt somit derart auf das Lebensmittel als Gargut, dass die äußeren Schichten des Lebensmittels vergleichsweise lang bzw. stark erwärmt werden, der Kern des Lebensmittels jedoch vergleichsweise kurz bzw. wenig, da sich die Wärme im Laufe des Garprozesses erst von den äußeren Schichten zum Kern des Lebensmittels ausbreiten muss.
  • Um derartige Garprozesse zu beschleunigen und bzw. oder die Wärme des Garprozesses gleichmäßiger im Lebensmittels als Gargut zu verteilen, ist daher die Weiterentwicklung derartiger konventioneller Backöfen zum Dialoggarer bekannt, welcher zusätzlich elektromagnetische Wellen mit wechselnden Frequenzen im hochfrequenten Spektrum, d.h. HF-Wellen, nutzt, um lediglich das Lebensmittel als Gargut und nicht dessen Umgebung bzw. die Umgebungsluft zu erwärmen. Dies kann dabei sehr genau bzw. sehr gezielt hinsichtlich der Wärme erfolgen, welche dem Lebensmittel zusätzlich zugeführt werden soll. Dies kann zu deutlichen Beschleunigungen der Garprozesse führen sowie die Qualität des Ergebnisses des Garprozesses verbessern.
  • Derartige Vorrichtungen zum Zuführen von hochfrequenter Energie (HF-Energie) in einen Behandlungsraum eines Haushaltsgeräts bzw. eines Küchengeräts sehen für jeden Pfad bzw. für jede Einspeisung einen eigenen HF-Signalgenerator vor. Dies ermöglicht es, die HF-Signale der Pfade mit unterschiedlichen Frequenzen zu erzeugen, was für gewisse Methoden des Heizens bzw. für gewisse Heizprogramme wünschenswert sein kann.
  • Die Verwendung hochfrequenter Energie in Form von elektromagnetischen Wellen in entsprechenden Haushaltsgeräten kann Vorteile für dessen bestimmungsgemäße Verwendung bieten.
  • Derartige elektromagnetische Wellen hochfrequenter Energie können jedoch für die Umgebung des Hochfrequenz-Haushaltsgeräts ein Risiko darstellen. So können andere elektronische Geräte hierdurch gestört werden. Auch kann die Gesundheit von Lebewesen und insbesondere des Benutzers des Hochfrequenz-Haushaltsgeräts hierdurch gefährdet werden.
  • Die EP 2 499 505 A1 beschreibt Vorrichtungen und Verfahren zur Anwendung von EM-Energie auf eine Last. Die Vorrichtungen und Verfahren können mindestens einen Prozessor umfassen, der so konfiguriert ist, dass er Informationen empfängt, die die von der Last abgeleitete Energie für jedes einer Vielzahl von Modulationsraumelementen angeben. Der Prozessor kann auch so konfiguriert sein, dass er jedes der mehreren Modulationsraumelemente auf der Grundlage der empfangenen Informationen mit einer entsprechenden Zeitdauer der Leistungsanwendung verknüpft. Der Prozessor kann ferner so konfiguriert sein, dass er die an die Last angelegte Energie so regelt, dass für jedes der mehreren Modulationsraumelemente Leistung an die Last mit der entsprechenden Zeitdauer der Leistungsanwendung angelegt wird.
  • Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Hochfrequenz-Haushaltsgerät der eingangsbeschriebenen Art zu schaffen, so dass der Schutz der Umgebung vor elektromagnetischen Wellen hochfrequenter Energie verbessert oder sogar gewährleistet werden kann. Insbesondere soll die Ausbreitung unzulässig starker hochfrequenter Energie und bzw. oder hochfrequenter Energie unzulässiger Frequenzen in die Umgebung des Hochfrequenz-Haushaltsgeräts reduziert oder sogar vollständig vermieden werden. Insbesondere sollen dabei Funk- und EMV-Grenzwerten eingehalten werden können. Dies soll insbesondere für Hochfrequenz-Küchengeräte erfolgen. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten derartigen Hochfrequenz-Haushaltsgeräten geschaffen werden.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Hochfrequenz-Haushaltsgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Hochfrequenz-Heizmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Somit betrifft die Erfindung ein Hochfrequenz-Haushaltsgerät, vorzugsweise ein Hochfrequenz-Küchengerät, mit wenigstens einem Behandlungsraum, welcher ausgebildet ist, ein mit hochfrequenter Energie zu behandelndes Gut aufzunehmen, und mit wenigstens einem Hochfrequenz-Heizmodul, welches ausgebildet ist, die hochfrequente Energie zu erzeugen und in den Behandlungsraum abzugeben, wobei das Hochfrequenz-Heizmodul wenigstens aufweist:
    • wenigstens einen Hochfrequenz-Signalgenerator, welcher ausgebildet ist, die hochfrequente Energie zu erzeugen, und
    • wenigstens einen Übergang zum Behandlungsraum eines ersten Hochfrequenz-Pfades, vorzugsweise jeweils einen Übergang zum Behandlungsraum mehrerer Hochfrequenz-Pfade, welcher ausgebildet ist, hochfrequente Energie in den Behandlungsraum abzugeben.
  • Ein derartiges Hochfrequenz-Haushaltsgerät kann jegliches technische Gerät sein, welches in einem Haushalt für Haushaltstätigkeiten verwendet werden kann, wobei die Haushaltstätigkeit zusätzlich oder alleinig mittels hochfrequenter (kurz: HF) Energie ausgeführt werden kann. Die hochfrequente Energie kann mittels elektromagnetischer Wellen in den Behandlungsraum abgegeben werden, um dort ein zu behandelndes Gut zu erwärmen bzw. zu erhitzen. Derartige hochfrequente elektromagnetische Wellen können insbesondere Frequenzen im Bereich von ca. 1 bis ca. 300 GHz, d.h. Wellenlängen von ca. 30 cm bis ca. 1 mm, aufweisen.
  • Die Umsetzung kann beispielsweise als Haushaltsgerät in Form einer Waschmaschine, eines Wäschetrockners, eines Waschtrockners und dergleichen erfolgen, so dass die hochfrequente Energie zusätzlich oder alleinig zum Erwärmen von Wasser bzw. von Waschlauge oder auch zum Trocknen nasser Wäsche innerhalb der Waschtrommel als Behandlungsraum verwendet werden kann. Als Hochfrequenz-Küchengerät kann die hochfrequente Energie zusätzlich oder alleinig zum Garen von Lebensmittel im Garraum als Behandlungsraum verwendet werden. Derartige Küchengeräte können beispielsweise Mikrowellengeräte, Backöfen, Dialoggarer oder Kombigeräte hieraus sein.
  • Das erfindungsgemäße Hochfrequenz-Haushaltsgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenz-Heizmodul, vorzugsweise wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad, besonders vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade, ganz besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade, des Hochfrequenz-Heizmoduls, ferner wenigstens aufweist:
    • wenigstens eine Messschaltung, welche ausgebildet ist, wenigstens einen Parameter der hochfrequenten Energie zu erfassen, und
    • wenigstens eine Sicherheitseinheit, welche ausgebildet ist, den wenigstens einen erfassten Parameter von der Messschaltung zu erhalten und hinsichtlich der Einhaltung wenigstens eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten,
    wobei das Hochfrequenz-Heizmodul, vorzugweise die Sicherheitseinheit, ausgebildet ist, den Hochfrequenz-Signalgenerator in Abhängigkeit der Auswertung des Parameters zu betreiben, vorzugsweise den Hochfrequenz-Signalgenerator bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes des Parameters abzuschalten.
  • Erfindungsgemäß kann auf diese Art und Weise eine Überwachung der hochfrequenten Energie bzw. dessen elektromagnetischer Welle erfolgen, bevor diese über den jeweiligen Übergang in den Behandlungsraum abgegeben bzw. ausgesendet wird. Beispielsweise kann so eine unzulässige Frequenz der hochfrequenten Energie erkannt und die Ausbreitung in den Behandlungsraum verhindert werden. Dies kann dem Schutz der Umgebung und insbesondere der Einhaltung von Funk- und EMV-Grenzwerten dienen.
  • Um dies zu erreichen und um die Ausbreitung von hochfrequenter Energie in den Behandlungsraum mit einer unerwünschten oder sogar unzulässigen Beschaffenheit zu verhindern, wird wenigstens ein Parameter der hochfrequenten Energie erfasst bzw. bestimmt und hinsichtlich der Erfüllung von Kriterien bzw. der Einhaltung von Grenzwerten ausgewertet, wie anhand von bevorzugten Varianten im Folgenden noch näher beschrieben werden wird. In jedem Fall kann die Sicherheitseinheit eine Auswertung des wenigstens einen erfassten Parameters dahingehend durchführen, ob dieser Parameter wenigstens einen vorbestimmten Grenzwert einhält bzw. ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt. Dieser Grenzwert bzw. mehrere Grenzwerte eines Parameters bzw. ein Grenzwert bzw. mehrere Grenzwerte verschiedener Parameter und bzw. oder das Kriterium bzw. mehrere Kriterien kann bzw. können eine Beurteilung ermöglichen, ob die hochfrequente Energie nach dem Austreten in den Behandlungsraum hinsichtlich des entsprechenden Parameters bzw. Kriteriums erwünscht bzw. zulässig ist oder nicht.
  • Wird auf diese Art und Weise eine unerwünschte bzw. eine unzulässige Beschaffenheit der hochfrequenten Energie bzw. dessen elektromagnetischer Welle erkannt, so kann seitens des Hochfrequenz-Heizmoduls und insbesondere seitens dessen Sicherheitseinheit hierauf reagiert und der Betrieb des Hochfrequenz-Signalgenerators verändert werden. Insbesondere kann die Erzeugung der unerwünschten bzw. unzulässigen hochfrequenten Energie bzw. dessen elektromagnetischer Welle durch den Hochfrequenz-Signalgenerator nun unterbleiben. In jedem Fall kann dies einem Benutzer angezeigt bzw. mitgeteilt werden, um eine Reparatur des Hochfrequenz-Haushaltsgeräts vorzunehmen bzw. zu veranlassen.
  • Erfindungsgemäß kann hierdurch der Schutz der Umgebung vor elektromagnetischen Wellen hochfrequenter Energie verbessert oder sogar gewährleistet werden. Insbesondere kann die Ausbreitung unzulässig starker hochfrequenter Energie und bzw. oder hochfrequenter Energie unzulässiger Frequenz in die Umgebung des Hochfrequenz-Haushaltsgeräts reduziert oder sogar vollständig vermieden werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung beruht der vorbestimmte Grenzwert auf wenigstens einem aktuellen Betriebsparameter, vorzugsweise auf der Amplitude und bzw. oder auf der Frequenz der hochfrequenten Energie, des Hochfrequenz-Heizmoduls, vorzugsweise des Hochfrequenz-Signalgenerators. Hierdurch kann erfindungsgemäß ein Abgleich erfolgen, ob auf dem Weg der Ausbreitung der vom Hochfrequenz-Signalgenerator erzeugten hochfrequenten Energie zum Übergang in den Behandlungsraum bzw. zu einem konkreten Punkt innerhalb des Weges der Ausbreitung die hochfrequente Energie noch der gewünschten Beschaffenheit entspricht oder durch elektronische Bauteile auf dem bisherigen Weg der Ausbreitung eine unerwünschte bzw. unzulässige Veränderung erfolgt ist. Dies gilt ebenso für den Hochfrequenz-Signalgenerator selbst. Dies kann in jedem Fall durch defekte elektronische Bauteile bzw. durch deren falsche Parametrierung verursacht worden sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Messschaltung als Spannungs-/Strom-Messschaltung ausgebildet, die Spannung und den Strom der hochfrequenten Energie, vorzugsweise eines Hochfrequenz-Leistungsverstärkers, zu erfassen, und die Sicherheitseinheit ist ausgebildet, die erfasste Spannung und den erfassten Strom von der Spannungs-/Strom-Messschaltung zu erhalten, hieraus eine Gleichstromleistungsaufnahme zu bestimmen und die bestimmte Gleichstromleistungsaufnahme hinsichtlich der Einhaltung eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten, wobei der vorbestimmte Grenzwert vorzugsweise auf der aktuellen Gleichstromleistungsaufnahme des Hochfrequenz-Signalgenerators beruht. Dies kann eine Möglichkeit der Umsetzung der zuvor beschriebenen Aspekte der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Messschaltung als Spannungs-/Strom-Messschaltung ausgebildet, die Spannung und den Strom der hochfrequenten Energie eines Hochfrequenz-Leistungsverstärkers zu erfassen, wobei wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad, vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade, besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade, ferner wenigstens einen Hochfrequenz-Koppler aufweist, welcher ausgebildet ist, die Leistung einer vorwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu messen, und die Sicherheitseinheit ausgebildet ist, die erfasste Spannung und den erfassten Strom von der Spannungs-/Strom-Messschaltung zu erhalten, hieraus eine Gleichstromleistungsaufnahme zu bestimmen, aus der bestimmten Gleichstromleistungsaufnahme und der erfassten Leistung der vorwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle eine Effizienz zu bestimmen sowie die bestimmte Effizienz hinsichtlich der Einhaltung eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten, wobei der vorbestimmte Grenzwert vorzugsweise auf der aktuellen Gleichstromleistungsaufnahme des Hochfrequenz-Signalgenerators beruht. Dies kann eine alternative Möglichkeit der Umsetzung der zuvor beschriebenen Aspekte der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Messschaltung als Frequenzteiler ausgebildet, die Frequenz der hochfrequenten Energie, vorzugsweise eines Hochfrequenz-Leistungsverstärkers, zu erfassen, und die Sicherheitseinheit ist ausgebildet, die Frequenz von dem Frequenzteiler zu erhalten und hinsichtlich der Einhaltung eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten, wobei der vorbestimmte Grenzwert vorzugsweise auf der aktuellen Frequenz des Hochfrequenz-Signalgenerators beruht. Dies kann eine alternative Möglichkeit der Umsetzung der zuvor beschriebenen Aspekte der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Messschaltung als Abtastwandler ausgebildet, eine Hochfrequenz-Signalprobe der hochfrequenten Energie, vorzugsweise eines Hochfrequenz-Leistungsverstärkers, zu erfassen, und die Sicherheitseinheit ausgebildet ist, die Hochfrequenz-Signalprobe von dem Abtastwandler zu erhalten und hinsichtlich der Einhaltung wenigstens eines vorbestimmten Kriteriums, vorzugsweise hinsichtlich der Einhaltung mehrerer vorbestimmter Kriterien, auszuwerten, wobei die Messschaltung vorzugsweise einen Hochfrequenz-Synthesizer und einen Hochfrequenz-Mischer aufweist. Dies kann eine alternative Möglichkeit der Umsetzung der zuvor beschriebenen Aspekte der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens ein Hochfrequenz-Pfad, vorzugsweise weisen mehrere Hochfrequenz-Pfade, besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade, ferner auf:
    • wenigstens einen ersten Bandpassfilter, welcher ausgebildet ist, lediglich einen vorbestimmten Frequenzbereich der hochfrequenten Energie hindurchzulassen.
    Hierdurch kann der Frequenzbereich der hochfrequenten elektromagnetischen Welle des entsprechenden Hochfrequenz-Pfads auf einen vorbestimmten Frequenzbereich eingeschränkt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens ein Hochfrequenz-Pfad, vorzugsweise weisen mehrere Hochfrequenz-Pfade, besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade, ferner wenigstens einen zweiten Bandpassfilter auf, welcher redundant zum ersten Bandpassfilter ausgebildet ist, wobei der zweite Bandpassfilter vorzugsweise hinter, besonders vorzugsweise unmittelbar hinter, einem Phasenschieber angeordnet ist. Der zweite Bandpassfilter dient als Sicherheitsfunktion, um die Funktion des ersten Bandpassfilters zu übernehmen, falls der erste Bandpassfilter nicht bestimmungsgemäß funktioniert. Dies kann den Schutz der Umgebung vor einer unerwünschten bzw. unzulässigen Beschaffenheit der hochfrequenten Energie bzw. dessen elektromagnetischer Welle verbessern.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad, vorzugsweise weisen mehrere Hochfrequenz-Pfade, besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade, ferner auf:
    • wenigstens einen Hochfrequenz-Leistungsverstärker, vorzugsweise ferner wenigstens einen Hochfrequenz-Vorverstärker, welcher ausgebildet ist, die hochfrequente Energie zu verstärken.
  • Hierdurch kann innerhalb des Hochfrequenz-Pfads bzw. innerhalb der Hochfrequenz-Einspeisung eine Leistungsverstärkung der dortigen hochfrequenten elektromagnetischen Welle erfolgen. Dies kann einstufig oder auch mehrstufig erfolgen, um höhere Leistungen zu erreichen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad, vorzugsweise weisen mehrere Hochfrequenz-Pfade, besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade, ferner auf:
    • wenigstens einen Hochfrequenz-Koppler, welcher ausgebildet ist, eine vorwärtslaufende und bzw. oder eine rückwärtslaufende Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu messen,
    wobei vorzugsweise zwischen dem Hochfrequenz-Koppler und dem Übergang kein Verstärker angeordnet ist.
  • Auf diese Art und Weise können eine vorwärtslaufende und bzw. oder eine rückwärtslaufende Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie erfasst und die erfassten Daten ausgewertet werden, um beispielsweise die Erzeugung der hochfrequenten elektromagnetischen Welle seitens des Hochfrequenz-Signalgenerators und bzw. oder weiterer elektronischer Komponenten innerhalb des jeweiligen Hochfrequenz-Pfads zu beeinflussen. Dies kann den Gestaltungsspielraum der hochfrequenten elektromagnetischen Welle erhöhen, welche in den Behandlungsraum abgegeben wird. Ein derartiger Hochfrequenz-Koppler kann beispielsweise als 4-Tor-Koppler oder als 6-Tor-Koppler ausgebildet sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad, vorzugsweise weisen mehrere Hochfrequenz-Pfade, besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade, ferner auf:
    • wenigstens ein Dämpfungsglied, welches ausgebildet ist, die Amplitude der hochfrequenten Energie zu verändern.
    Hierdurch kann im Laufe des entsprechenden Hochfrequenz-Pfads gezielt Einfluss auf die Amplitude der hochfrequenten elektromagnetischen Welle genommen werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad, vorzugsweise weisen mehrere Hochfrequenz-Pfade, besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade, ferner auf:
    • wenigstens einen Phasenschieber, welcher ausgebildet ist, die Phase der hochfrequenten Energie zu verändern.
  • Hierdurch kann im Laufe des entsprechenden Hochfrequenz-Pfads gezielt Einfluss auf die Phase der hochfrequenten elektromagnetischen Welle genommen werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad, vorzugsweise weisen mehrere Hochfrequenz-Pfade, besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade, ferner auf:
    • wenigstens einen Hochfrequenz-Isolator, welcher ausgebildet ist, eine rückwärtslaufende Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu blockieren,
    wobei vorzugsweise zwischen dem Hochfrequenz-Isolator und dem Übergang kein Verstärker angeordnet ist.
  • Ein derartiger Hochfrequenz-Isolator kann beispielsweise mittels eines Hochfrequenz-Zirkulators mit Hochfrequenz-Lastwiderstand umgesetzt werden. In jedem Fall kann hierdurch ein Schutz der elektronischen Bauteile des entsprechenden Hochfrequenz-Pfads vor leistungsstarken rückwärtslaufenden Hochfrequenz-Wellen der abgegebenen hochfrequenten Energie ermöglicht werden, um Beschädigungen oder Zerstörungen der elektronischen Bauteile des entsprechenden Hochfrequenz-Pfads zu vermeiden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad, vorzugsweise weisen mehrere Hochfrequenz-Pfade, besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade, ferner auf:
    • wenigstens einen Oberwellen-Filter, welcher ausgebildet ist, Oberwellen in einer vorwärtslaufenden Welle der hochfrequenten Energie zu blockieren,
    wobei vorzugsweise zwischen dem Oberwellen-Filter und dem Übergang kein Verstärker angeordnet ist.
  • Hierdurch können entsprechende Oberwellen in der vorwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie vermieden werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Hochfrequenz-Heizmodul wenigstens eine Steuerungseinheit auf, welche ausgebildet ist,
    • Messdaten einer vorwärtslaufenden und bzw. oder einer rückwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie, vorzugsweise von einem Hochfrequenz-Koppler, zu erhalten und
    • aus den erhaltenen Messdaten wenigstens eine Amplitude und bzw. oder eine Phase einer vorwärtslaufenden und bzw. oder einer rückwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu bestimmen.
  • Der Erfassung der entsprechenden Messdaten kann beispielsweise mittels des zuvor beschriebenen Hochfrequenz-Kopplers erfolgen, welcher hierzu Schaltungen wie beispielsweise ADCs (Analog Digital Converter bzw. Analog-Digital-Umsetzer) und dergleichen aufweisen kann.
  • In jedem Fall kann auf diese Art und Weise ein entsprechender Einfluss auf die vorwärtslaufende Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie genommen werden, denn da die Amplitude und die Phase einer bei dem Hochfrequenz-Koppler des jeweiligen Hochfrequenz-Pfads vorwärts und rückwärts laufenden Hochfrequenz-Welle von den Hochfrequenz-Wellenfeldern im Behandlungsraum abhängen, enthalten diese Messdaten somit Informationen über die Beladung des Behandlungsraums, z.B. über ein Lebensmittel, über die Hochfrequenz-Wellenfelder und über die Hochfrequenz-Energiezufuhr. Diese Informationen können von Heizprogrammen der Steuerungseinheit genutzt werden, um die Frequenz des Hochfrequenz-Signalgenerators sowie ggfs. von Stellgliedern des jeweiligen Hochfrequenz-Pfads wie beispielsweise von Dämpfungsgliedern und bzw. oder Phasenschiebern zu steuern und somit die Hochfrequenz-Energiezufuhr vorteilhaft zu regeln.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuerungseinheit ferner ausgebildet, wenigstens den Hochfrequenz-Signalgenerator, vorzugsweise ferner wenigstens ein Dämpfungsglied und bzw. oder einen Phasenschieber wenigstens eines Hochfrequenz-Pfads, vorzugsweise mehrerer Hochfrequenz-Pfade, besonders vorzugsweise aller Hochfrequenz-Pfade, in Abhängigkeit der bestimmten Amplitude und bzw. oder der bestimmten Phase zu betreiben, vorzugsweise die Frequenz der hochfrequenten Energie zu verändern. Hierdurch kann ein entsprechender Einfluss auf die vorwärtslaufende Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie genommen werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Hochfrequenz-Heizmodul zur Verwendung in einem Hochfrequenz-Haushaltsgerät wie zuvor beschrieben. Hierdurch kann ein Hochfrequenz-Heizmodul zur Verfügung gestellt werden, um ein erfindungsgemäßes Hochfrequenz-Haushaltsgerät zu realisieren und dessen Eigenschaften und Vorteile nutzen zu können.
  • Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß ein HF-Heizmodul geschaffen, bei dessen HF-Leistungsverstärkern Spannungs- und/oder Strom-Mess-Schaltungen (UIM) angeordnet sein können, die eine Messung und Überwachung der Gleichstromleistungsaufnahme(n) der HF-Leistungsverstärker im Betrieb ermöglichen.
  • Ein Safety-uC kann im Betrieb für jeden Pfad regelmäßig die Gleichstromleistungsaufnahme(n) der HF-Leistungsverstärker (P_DC) messen und diese mit Gleichstromleistungsaufnahmewerten vergleichen, die aufgrund der aktuellen Betriebsparameter, wie insbesondere Amplitude und Frequenz des HF-Signals, gegeben sein müssten. Bei Abweichungen zwischen diesen Werten, die größer als vorbestimmte Grenzwerte sind, kann der Safety-uC die HF-Erzeugung stoppen.
  • Damit kann die Gefahr vermieden werden, dass der HF-Leistungsverstärker in eine Selbstoszillation (z.B. aufgrund eines Bauteildefekts) gerät, die ein starkes HF-Signal bei einer Frequenz erzeugen könnte, die außerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Dann könnte eine starke HF-Welle mit falscher Frequenz in den Behandlungsraum gelangen. Da die Mikrowellenfalle an der Tür des Behandlungsraums aber üblicherweise nur für einen zulässigen Frequenzbereich ausgelegt ist, könnte unzulässig viel HF-Energie aus dem Gerät dringen, so dass die zulässigen Grenzwerte für HF-Felder überschritten werden könnten.
  • Dieser Fall kann aber erfindungsgemäß dadurch verhindert werden, indem die Erkenntnis genutzt wird, dass die Gleichstromleistungsaufnahme bei einer Selbstoszillation merklich von den Gleichstromleistungsaufnahmewerten abweicht, die aufgrund der aktuellen Betriebsparameter, wie insbesondere Amplitude und Frequenz des HF-Signals, gegeben sein müssten. Eine derartige Abweichung kann wie beschrieben erkannt und die HF-Erzeugung in diesem Fall gestoppt werden.
  • Die Messung von Gleichstromleistungsaufnahmewerten kann auf die Messung von Gleichstromaufnahmewerten und der Annahme von bekannten oder weniger häufig oder präzise gemessenen Gleichspannungswerten vereinfacht werden.
  • Alternativ können erfindungsgemäß auch mittels von HF-Kopplern jedes Pfads die jeweiligen Leistungen der vorwärts laufenden HF-Wellen (P_FWD) bestimmt werden. Damit kann für jeden Pfad aus dem Verhältnis von P_FWD zu P_DC eine Effizienz (EFF) ermittelt werden. Der Safety-uC kann in diesem Fall im Betrieb für jeden Pfad regelmäßig die Effizienz (EFF) ermitteln und sie mit Effizienzwerten vergleichen, die aufgrund der aktuellen Betriebsparameter, wie insbesondere P_DC, gegeben sein müssten. Bei Abweichungen zwischen diesen Werten, die größer als vorbestimmte Grenzwerte sind, kann der Safety-uC ebenfalls die HF-Erzeugung stoppen.
  • Damit kann ebenfalls die zuvor beschriebene Gefahr vermieden werde, da auch die Effizienz bei einer Selbstoszillation merklich von den Effizienzwerten abweicht, die aufgrund der aktuellen Betriebsparameter, wie insbesondere P_DC, gegeben sein müssten. Eine derartige Abweichung kann wie beschrieben erkannt und die HF-Erzeugung auch in diesem Fall gestoppt werden.
  • Die Schaltungen an den HF-Kopplern können mittels Filtern so ausgelegt sein, dass sie im zulässigen HF-Bereich relativ wirksam bzw. empfindlich und im unzulässigen HF-Bereich relativ unwirksam bzw. unempfindlich sind.
  • Alternativ kann erfindungsgemäß ein HF-Frequenzteiler angeordnet sein, der die Frequenz einer hinter den HF-Leistungsverstärkern ausgekoppelten Signalprobe herunterteilt.
  • Der Safety-uC kann in diesen Fall im Betrieb regelmäßig die Frequenz des heruntergeteilten Signals messen und sie mit der Frequenz vergleichen, die aufgrund der aktuell am HF-Signalgenerator eingestellten Frequenz gegeben sein müsste. Bei Abweichungen zwischen diesen Werten, die größer als vorbestimmte Grenzwerte sind, kann der Safety-uC die HF-Erzeugung stoppen.
  • Ebenso kann der Safety-uC im Betrieb regelmäßig die Periode des heruntergeteilten Signals messen und sie mit der Periode vergleichen, die aufgrund der aktuell am HF-Signalgenerator eingestellten Frequenz gegeben sein müsste. Bei Abweichungen zwischen diesen Werten, die größer als vorbestimmte Grenzwerte sind, kann der Safety-uC die HF-Erzeugung ebenfalls stoppen.
  • Damit kann ebenfalls die zuvor beschriebene Gefahr vermieden werde, da auch die Frequenz bzw. die Periode des heruntergeteilten Signals bei einer Selbstoszillation merklich von dem Frequenz- bzw. Periodenwert abweicht, der aufgrund der aktuell am HF-Signalgenerator eingestellten Frequenz gegeben sein müsste. Eine derartige Abweichung kann wie beschrieben erkannt und die HF-Erzeugung in diesem Fall gestoppt werden.
  • Optional kann anstatt oder zusätzlich zum Frequenzteiler ein Frequenz-zu-Spannungsumsetzer angeordnet sein.
  • Alternativ kann erfindungsgemäß für eine Überwachung der HF-Erzeugung im laufenden Betrieb auch ein HF-Konverter bestehend aus einem HF-Synthesizer und einem HF-Mischer für eine Herabmischung einer hinter den HF-Leistungsverstärkern ausgekoppelten HF-Signalprobe auf einen Zwischenfrequenzbereich (ZF_Bereich) angeordnet sein. Ein Abtastwandler kann es dem Safety-uC ermöglichen, die ZF-Signalprobe abzutasten und zu analysieren. Der Safety-uC kann den HF-Synthesizer auf eine Frequenz eines relativ großen HF-Bereichs einstellen, so dass die HF-Konversion der Signalprobe in den (relativ kleinen) ZF-Bereich aus einem relativ großen HF-Bereich und somit eine sukzessive Analyse eines relativ großen HFBereichs ermöglicht werden kann.
  • Der Safety-uC kann nun im Betrieb regelmäßig HF-Bereiche der Signalprobe analysieren und sie auf Kriterien überprüfen. Bei Verletzung beispielsweise eines Kriteriums, dass die Signalprobe in einem für den sicheren Betrieb zulässigen HF-Bereich einen Pegel in einem erwartbaren bzw. plausiblen Pegelbereich aufweist, kann der Safety-uC die HF-Erzeugung stoppen. Bei Erfüllung eines Kriteriums, dass die Signalprobe in einem für den sicheren Betrieb unzulässigen HF-Bereich einen Pegel über einem Schwellwert aufweist, kann der Safety-uC ebenfalls die HF-Erzeugung stoppen. Bei Verletzung des Kriteriums, dass die Signalprobe in einem für den sicheren Betrieb unzulässigen HF-Bereich einen Pegel unter einem Schwellwert aufweist, dass der Safety-uC die HF-Erzeugung stoppen.
  • Damit kann ebenfalls die zuvor beschriebene Gefahr vermieden werde, da eine regelmäßige Überprüfung von Kriterien wie zuvor beschrieben stattfinden und die HF-Erzeugung ggf. gestoppt werden kann.
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Haushaltsgerätes; und
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Heizmoduls des Hochfrequenz-Haushaltsgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
    Figur 3
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Heizmoduls des Hochfrequenz-Haushaltsgerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
    Figur 4
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Heizmoduls des Hochfrequenz-Haushaltsgerätes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
    Figur 5
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Heizmoduls des Hochfrequenz-Haushaltsgerätes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
  • Ein erfindungsgemäßes Hochfrequenz-Haushaltsgerät 1 sei am Beispiel eines Hochfrequenz-Küchengeräts 1 betrachtet, welches beispielsweise ein Mikrowellenherd 1, ein Mikrowellenofen 1 oder ein Dialoggarer 1 sein kann. Das Hochfrequenz-Küchengerät 1 weist ein Außengehäuse 10 auf, welches die Komponenten des Hochfrequenz-Küchengeräts 1 nach außen hin umschließt und schützt. Innerhalb des Hochfrequenz-Küchengeräts 1 ist ein Behandlungsraum 11 vorgesehen, welcher von einer Wandung 12 umschlossen bzw. gebildet wird. Zwischen dem Außengehäuse 10 und der Wandung 12 des Behandlungsraums 11 wird ein Zwischenraum 13 gebildet, welcher die elektrischen und elektronischen Komponenten des Hochfrequenz-Küchengeräts 1 aufnimmt. Der Behandlungsraum 11 kann durch das Öffnen eines Verschlusselements (nicht dargestellt) beispielsweise in Form einer Tür oder Klappe zugänglich gemacht sowie geschlossen werden.
  • Im Behandlungsraum 11, welcher auch als Innenraum 11, als Garraum 11 oder als Kavität 11 bezeichnet werden kann, kann ein Garprozess des Hochfrequenz-Küchengeräts 1 durchgeführt werden. Hierzu kann bei geöffnetem Verschlusselement ein Lebensmittel als Gargut bzw. als zu behandelndes Gut von einer Person als Benutzer in den Behandlungsraum 11 gegeben und der Behandlungsraum 11 dann durch das Schließen des Verschlusselements nach außen hin geschlossen werden. Der Garprozess kann alleinig durch die Energie hochfrequenter elektromagnetischer Wellen wie beispielsweise bei einem Mikrowellenofen 1 oder auch zusätzlich zu beispielsweise Umluft bei einem Dialoggarer 1 durchgeführt werden.
  • In jedem Fall wird die hochfrequente Energie in Form von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen von einem Hochfrequenz-Heizmodul 2 des Hochfrequenz-Küchengeräts 1 erzeugt, welches im Wesentlichen im Zwischenraum 13 angeordnet ist. Das Hochfrequenz-Heizmodul 2 weist genau einen Hochfrequenz-Signalgenerator 21 auf, welcher ausgebildet ist, die hochfrequente Energie für den Behandlungsraum 11 zu erzeugen. Der Hochfrequenz-Signalgenerator 21 wird von einer Steuerungseinheit 20 als Funktions-Mikrocontroller 20 betrieben. Die erzeugte hochfrequente Energie wird gleichermaßen auf mehrere, beispielsweise vier, Hochfrequenz-Pfade 23a-23d als Hochfrequenz-Einspeisungen 23a-23d verteilt und über die Hochfrequenz-Pfade 23a-23d in den Behandlungsraum 11 abgegeben. Jeder der vier Hochfrequenz-Pfade 23a-23d weist dabei einen eigenen Übergang ANT in Form einer Antenne ANT auf, welcher sich in den Behandlungsraum 11 hinein erstreckt und somit den jeweiligen Anteil der hochfrequenten Energie in den Behandlungsraum 11 hinein abgeben bzw. aussenden kann. Dies erfolgt jeweils mit der Frequenz, mit welcher die hochfrequente Energie vom Hochfrequenz-Signalgenerator 21 erzeugt wurde. Somit können mehrere Hochfrequenz-Pfade 23a-23d mit lediglich einem einzigen Hochfrequenz-Signalgenerator 21 realisiert werden.
  • Die vier Hochfrequenz-Pfade 23a-23d sind identisch ausgebildet und weisen jeweils in der folgenden Reihenfolge verschiedene elektrische bzw. elektronische Bauelemente bzw. Baugruppen auf, welche die hochfrequente Energie zwischen dem Hochfrequenz-Signalgenerator 21 und dem jeweiligen Übergang ANT zum Behandlungsraum 11 verändern und bzw. oder weitere Eigenschaften besitzen.
  • So weist jeder Hochfrequenz-Pfad 23a-23d zuerst ein Dämpfungsglied PGA auf, welches ausgebildet ist, die Amplitude der hochfrequenten Energie zu verändern. Anschließend ist ein erster Bandpassfilter BPF pro Hochfrequenz-Pfad 23a-23d vorgesehen, welcher ausgebildet ist, lediglich einen vorbestimmten Frequenzbereich der hochfrequenten Energie hindurchzulassen. Es folgt ein Phasenschieber PHS, welcher ausgebildet ist, die Phase der hochfrequenten Energie zu verändern, gefolgt von einem zweiten Bandpassfilter BPF, welcher identisch und somit redundant zum ersten Bandpassfilter BPF ausgebildet ist.
  • Als nächstes erfolgt eine zweistufige Verstärkung der hochfrequenten Energie, indem zunächst ein Hochfrequenz-Vorverstärker PRE und dann ein Hochfrequenz-Leistungsverstärker HPA verwendet werden. Es folgt ein Hochfrequenz-Isolator ISO, welcher ausgebildet ist, eine rückwärtslaufende Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu blockieren und so den Hochfrequenz-Leistungsverstärker HPA sowie die übrigen vorangehenden elektronischen Bauelemente bzw. elektronischen Baugruppen zu schützen.
  • Anschließend ist ein Hochfrequenz-Koppler CPL vorgesehen, welcher ausgebildet ist, eine vorwärtslaufende und bzw. oder eine rückwärtslaufende Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu messen. Schließlich folgt ein Oberwellen-Filter HSF, welcher ausgebildet ist, Oberwellen in einer vorwärtslaufenden Welle der hochfrequenten Energie zu blockieren.
  • Jeder der vier Hochfrequenz-Pfade 23a-23d weist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Figur 2 auch eine Spannungs-/Strom-Messschaltung UIM als Beispiel einer Messschaltung UIM, FDIV, ADC auf, welche die Spannung und den Strom der aktuell erzeugten hochfrequenten Energie nach dessen Austritt aus dem Hochfrequenz-Leistungsverstärker HPA erfasst. Die erfasste Spannung und der erfasste Strom werden von der Spannungs-/Strom-Messschaltung UIM einer Sicherheitseinheit 22 in Form eines Sicherheits-Mikrocontrollers 22 des Hochfrequenz-Heizmoduls 2 übergeben, welche hieraus eine Gleichstromleistungsaufnahme des Hochfrequenz-Leistungsverstärkers HPA bestimmt. Die Sicherheitseinheit 22 erhält ferner die aktuelle Gleichstromleistungsaufnahme des Hochfrequenz-Signalgenerators 21 bzw. die entsprechenden Spannungs- und Stromwerte, um hieraus die aktuelle Gleichstromleistungsaufnahme des Hochfrequenz-Signalgenerators 21 zu bestimmen. Nun wird die bestimmte Gleichstromleistungsaufnahme von der Sicherheitseinheit 22 hinsichtlich der Einhaltung eines vorbestimmten Grenzwertes ausgewertet, wobei dieser vorbestimmte Grenzwert die aktuelle Gleichstromleistungsaufnahme des Hochfrequenz-Signalgenerators 21 ist.
  • Wird hierbei von der Sicherheitseinheit 22 eine Überschreitung des vorbestimmten Grenzwertes erkannt, so wird dies als unzulässige hochfrequente Energie gewertet und somit der Hochfrequenz-Signalgenerator 21 abgeschaltet, um die Umgebung des Hochfrequenz-Küchengeräts 1 vor der unzulässigen hochfrequenten Energie zu schützen.
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Figur 3 wird der ohnehin jeweils vorhandene Hochfrequenz-Koppler CPL der Hochfrequenz-Pfade 23a-23d dazu verwendet, die Leistung einer vorwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu messen. Die Sicherheitseinheit 22 ist ausgebildet, aus der erfassten Spannung und aus dem erfassten Strom eine aktuelle Gleichstromleistungsaufnahme zu bestimmen, aus der bestimmten Gleichstromleistungsaufnahme und aus der erfassten Leistung der vorwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle eine Effizienz zu bestimmen sowie die bestimmte Effizienz hinsichtlich der Einhaltung eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten, wobei der vorbestimmte Grenzwert auf der aktuellen Gleichstromleistungsaufnahme des Hochfrequenz-Signalgenerators 21 beruht. Dies kann eine alternative Umsetzung ermöglichen.
  • Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist ein Frequenzteiler FDIV als Messschaltung UIM, FDIV, ADC ausgebildet ist, die Frequenz der hochfrequenten Energie am Ausgang des Hochfrequenz-Leistungsverstärkers HPA zu erfassen. Die Sicherheitseinheit 22 ist ausgebildet, die Frequenz von dem Frequenzteiler FDIV zu erhalten und hinsichtlich der Einhaltung eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten, wobei der vorbestimmte Grenzwert auf der aktuellen Frequenz des Hochfrequenz-Signalgenerators 21 beruht. Dies kann eine alternative Umsetzung ermöglichen.
  • Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Figur 5 ist ein Abtastwandler ADC als Messschaltung UIM, FDIV, ADC ausgebildet, eine Hochfrequenz-Signalprobe der hochfrequenten Energie des Hochfrequenz-Leistungsverstärkers HPA zu erfassen. Die Sicherheitseinheit 22 ist ausgebildet, die Hochfrequenz-Signalprobe von dem Abtastwandler ADC zu erhalten und hinsichtlich der Einhaltung eines vorbestimmten Kriteriums auszuwerten, wobei die Messschaltung UIM, FDIV, ADC auch einen Hochfrequenz-Synthesizer SYN und einen Hochfrequenz-Mischer MIX aufweist. Dies kann eine alternative Umsetzung ermöglichen.
    • Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)
    • ADC
    Abtastwandler; Analog-Digital-Konverter
    ANT
    Übergänge bzw. Antennen zum Behandlungsraum 11
    BPF
    Bandpassfilter
    CPL
    Hochfrequenz-Koppler
    FDIV
    Frequenzteiler
    HPA
    Hochfrequenz-Leistungsverstärker; High Power Amplifier
    HSF
    Oberwellen-Filter; Harmonie Suppression Filter
    ISO
    Hochfrequenz-Isolator
    MIX
    Hochfrequenz-Mischer
    PGA
    (programmierbares) Dämpfungsglied; Programmable Attenuator; Programmable Gain Amplifier
    PHS
    Phasenschieber
    PRE
    Hochfrequenz-Vorverstärker; Pre-Amplifier
    SYN
    Hochfrequenz-Synthesizer
    UIM
    Spannungs-/Strom-Messschaltung
    1
    Hochfrequenz-Haushaltsgerät; Hochfrequenz-Küchengerät; Mikrowellenherd; Mikrowellenofen; Dialoggarer
    10
    Außengehäuse
    11
    Behandlungsraum; Innenraum; Garraum; Kavität
    12
    Wandung des Innenraums 11
    13
    Zwischenraum
    2
    Hochfrequenz-Heizmodul
    20
    Steuerungseinheit; Funktions-Mikrocontroller
    21
    Hochfrequenz-Signalgenerator
    22
    Sicherheitseinheit; Sicherheits-Mikrocontroller
    23a-23d
    erster bis vierter Hochfrequenz-Pfad; erste bis vierte Hochfrequenz-Einspeisung

Claims (17)

  1. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1), vorzugsweise Hochfrequenz-Küchengerät (1),
    mit wenigstens einem Behandlungsraum (11), welcher ausgebildet ist, ein mit hochfrequenter Energie zu behandelndes Gut aufzunehmen, und
    mit wenigstens einem Hochfrequenz-Heizmodul (2), welches ausgebildet ist, die hochfrequente Energie zu erzeugen und in den Behandlungsraum (11) abzugeben,
    wobei das Hochfrequenz-Heizmodul (2) wenigstens aufweist:
    • wenigstens einen Hochfrequenz-Signalgenerator (21), welcher ausgebildet ist, die hochfrequente Energie zu erzeugen, und
    • wenigstens einen Übergang (ANT) zum Behandlungsraum (11) eines ersten Hochfrequenz-Pfades (23a-23d), vorzugsweise jeweils einen Übergang (ANT) zum Behandlungsraum (11) mehrerer Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), welcher ausgebildet ist, hochfrequente Energie in den Behandlungsraum (11) abzugeben,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Hochfrequenz-Heizmodul (2), vorzugsweise wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), besonders vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ganz besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), des Hochfrequenz-Heizmoduls (2), ferner wenigstens aufweist:
    • wenigstens eine Messschaltung (UIM, FDIV, ADC), welche ausgebildet ist, wenigstens einen Parameter der hochfrequenten Energie zu erfassen, und
    • wenigstens eine Sicherheitseinheit (22), welche ausgebildet ist, den wenigstens einen erfassten Parameter von der Messschaltung (UIM, FDIV, ADC) zu erhalten und hinsichtlich der Einhaltung wenigstens eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten,
    wobei das Hochfrequenz-Heizmodul (2), vorzugweise die Sicherheitseinheit (22), ausgebildet ist, den Hochfrequenz-Signalgenerator (21) in Abhängigkeit der Auswertung des Parameters zu betreiben, vorzugsweise den Hochfrequenz-Signalgenerator (21) bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes des Parameters abzuschalten.
  2. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    der vorbestimmte Grenzwert auf wenigstens einem aktuellen Betriebsparameter, vorzugsweise auf der Amplitude und/oder auf der Frequenz der hochfrequenten Energie, des Hochfrequenz-Heizmoduls (2), vorzugsweise des Hochfrequenz-Signalgenerators (21), beruht.
  3. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Messschaltung (UIM, FDIV, ADC) als Spannungs-/Strom-Messschaltung (UIM) ausgebildet ist, die Spannung und den Strom der hochfrequenten Energie, vorzugsweise eines Hochfrequenz-Leistungsverstärkers (HPA), zu erfassen, und
    die Sicherheitseinheit (22) ausgebildet ist, die erfasste Spannung und den erfassten Strom von der Spannungs-/Strom-Messschaltung (UIM) zu erhalten, hieraus eine Gleichstromleistungsaufnahme zu bestimmen und die bestimmte Gleichstromleistungsaufnahme hinsichtlich der Einhaltung eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten,
    wobei der vorbestimmte Grenzwert vorzugsweise auf der aktuellen Gleichstromleistungsaufnahme des Hochfrequenz-Signalgenerators (21) beruht.
  4. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Messschaltung (UIM, FDIV, ADC) als Spannungs-/Strom-Messschaltung (UIM) ausgebildet ist, die Spannung und den Strom der hochfrequenten Energie eines Hochfrequenz-Leistungsverstärkers (HPA) zu erfassen,
    wobei wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ferner wenigstens einen Hochfrequenz-Koppler (CPL) aufweist, welcher ausgebildet ist, die Leistung einer vorwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu messen, und
    die Sicherheitseinheit (22) ausgebildet ist, die erfasste Spannung und den erfassten Strom von der Spannungs-/Strom-Messschaltung (UIM) zu erhalten, hieraus eine Gleichstromleistungsaufnahme zu bestimmen, aus der bestimmten Gleichstromleistungsaufnahme und der erfassten Leistung der vorwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle eine Effizienz zu bestimmen sowie die bestimmte Effizienz hinsichtlich der Einhaltung eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten,
    wobei der vorbestimmte Grenzwert vorzugsweise auf der aktuellen Gleichstromleistungsaufnahme des Hochfrequenz-Signalgenerators (21) beruht.
  5. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Messschaltung (UIM, FDIV, ADC) als Frequenzteiler (FDIV) ausgebildet ist, die Frequenz der hochfrequenten Energie, vorzugsweise eines Hochfrequenz-Leistungsverstärkers (HPA), zu erfassen, und
    die Sicherheitseinheit (22) ausgebildet ist, die Frequenz von dem Frequenzteiler (FDIV) zu erhalten und hinsichtlich der Einhaltung eines vorbestimmten Grenzwertes auszuwerten,
    wobei der vorbestimmte Grenzwert vorzugsweise auf der aktuellen Frequenz des Hochfrequenz-Signalgenerators (21) beruht.
  6. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Messschaltung (UIM, FDIV, ADC) als Abtastwandler (ADC) ausgebildet ist, eine Hochfrequenz-Signalprobe der hochfrequenten Energie, vorzugsweise eines Hochfrequenz-Leistungsverstärkers (HPA), zu erfassen, und
    die Sicherheitseinheit (22) ausgebildet ist, die Hochfrequenz-Signalprobe von dem Abtastwandler (ADC) zu erhalten und hinsichtlich der Einhaltung wenigstens eines vorbestimmten Kriteriums, vorzugsweise hinsichtlich der Einhaltung mehrerer vorbestimmter Kriterien, auszuwerten,
    wobei die Messschaltung (UIM, FDIV, ADC) vorzugsweise einen Hochfrequenz-Synthesizer (SYN) und einen Hochfrequenz-Mischer (MIX) aufweist.
  7. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ferner aufweist:
    • wenigstens einen ersten Bandpassfilter (BPF) aufweist, welcher ausgebildet ist, lediglich einen vorbestimmten Frequenzbereich der hochfrequenten Energie hindurchzulassen.
  8. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ferner wenigstens einen zweiten Bandpassfilter (BPF) aufweist, welcher redundant zum ersten Bandpassfilter (BPF) ausgebildet ist,
    wobei der zweite Bandpassfilter (BPF) vorzugsweise hinter, besonders vorzugsweise unmittelbar hinter, einem Phasenschieber (PHS) angeordnet ist.
  9. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ferner aufweist:
    • wenigstens einen Hochfrequenz-Leistungsverstärker (HPA), vorzugsweise ferner wenigstens einen Hochfrequenz-Vorverstärker (PRE), welcher ausgebildet ist, die hochfrequente Energie zu verstärken.
  10. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ferner aufweist:
    • wenigstens einen Hochfrequenz-Koppler (CPL), welcher ausgebildet ist, eine vorwärtslaufende und/oder eine rückwärtslaufende Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu messen,
    wobei vorzugsweise zwischen dem Hochfrequenz-Koppler (CPL) und dem Übergang (ANT) kein Verstärker (HPA, PRE) angeordnet ist.
  11. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ferner aufweist:
    • wenigstens ein Dämpfungsglied (PGA), welches ausgebildet ist, die Amplitude der hochfrequenten Energie zu verändern.
  12. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ferner aufweist:
    • wenigstens einen Phasenschieber (PHS), welcher ausgebildet ist, die Phase der hochfrequenten Energie zu verändern.
  13. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ferner aufweist:
    • wenigstens einen Hochfrequenz-Isolator (ISO), welcher ausgebildet ist, eine rückwärtslaufende Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu blockieren,
    wobei vorzugsweise zwischen dem Hochfrequenz-Isolator (ISO) und dem Übergang (ANT) kein Verstärker (HPA, PRE) angeordnet ist.
  14. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens der erste Hochfrequenz-Pfad (23a-23d), vorzugsweise mehrere Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), besonders vorzugsweise alle Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), ferner aufweist:
    • wenigstens einen Oberwellen-Filter (HSF), welcher ausgebildet ist, Oberwellen in einer vorwärtslaufenden Welle der hochfrequenten Energie zu blockieren,
    wobei vorzugsweise zwischen dem Oberwellen-Filter (HSF) und dem Übergang (ANT) kein Verstärker (HPA, PRE) angeordnet ist.
  15. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Hochfrequenz-Heizmodul (2) wenigstens eine Steuerungseinheit (20) aufweist, welche ausgebildet ist,
    • Messdaten einer vorwärtslaufenden und/oder einer rückwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie, vorzugsweise von einem Hochfrequenz-Koppler (CPL), zu erhalten und
    • aus den erhaltenen Messdaten wenigstens eine Amplitude und/oder eine Phase einer vorwärtslaufenden und/oder einer rückwärtslaufenden Hochfrequenz-Welle der abgegebenen hochfrequenten Energie zu bestimmen.
  16. Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuerungseinheit (20) ferner ausgebildet ist, wenigstens den Hochfrequenz-Signalgenerator (21), vorzugsweise ferner wenigstens ein Dämpfungsglied (PGA) und/oder einen Phasenschieber (PHS) wenigstens eines Hochfrequenz-Pfads (23a-23d), vorzugsweise mehrerer Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), besonders vorzugsweise aller Hochfrequenz-Pfade (23a-23d), in Abhängigkeit der bestimmten Amplitude und/oder der bestimmten Phase zu betreiben, vorzugsweise die Frequenz der hochfrequenten Energie zu verändern.
  17. Hochfrequenz-Heizmodul (2) zur Verwendung in einem Hochfrequenz-Haushaltsgerät (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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